知識(shí)點(diǎn)一 　降低輸電損耗的兩個(gè)途徑
1.輸送電能的基本要求.(1)可靠:指保證 可靠地工作,故障少.(2)保質(zhì):保證電能的質(zhì)量——電壓和 穩(wěn)定.(3)經(jīng)濟(jì):指輸電線路建造和運(yùn)行的費(fèi)用低,電能 .
1.輸電過程示意圖如圖所示,閱讀教材,結(jié)合所學(xué)電路規(guī)律,請(qǐng)嘗試描述遠(yuǎn)距離輸電的基本原理并畫出遠(yuǎn)距離輸電的過程示意圖.
答案:遠(yuǎn)距離輸電的基本原理:在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器升壓,然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電,在用電區(qū)通過降壓變壓器降壓,把電壓降到所需的電壓輸送給用戶.遠(yuǎn)距離輸電的過程示意圖如下圖所示.
2.現(xiàn)在世界各國(guó)都采用電網(wǎng)供電.電網(wǎng)送電的優(yōu)點(diǎn):(1)降低 的運(yùn)輸成本,獲得最大經(jīng)濟(jì)效益.(2)減小 的風(fēng)險(xiǎn),調(diào)劑不同地區(qū)電力供需的平衡，保障供電質(zhì)量.(3)合理地調(diào)度電力,使 的供應(yīng)更加可靠,質(zhì)量更高.
4.一般情況下高壓輸電的導(dǎo)線是銅鋁合金而不是銀,原因是同種情況下,使用銀材料,輸電線損失的功率大.( )5.從發(fā)電廠發(fā)出的電輸送到用戶均需要采用高壓輸電.( )6.使用升壓變壓器和降壓變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電時(shí),用戶得到的電壓可以高于發(fā)電機(jī)輸出的電壓.( )
探究一　降低輸電損耗的兩個(gè)途徑
下圖為某發(fā)電廠給用戶供電的輸電電路示意圖.假定發(fā)電廠輸出的電壓為U',輸電線路中的電流是I,在圖中兩條導(dǎo)線的總電阻集中畫為一個(gè)電阻r,用戶端的電壓是U.
1.怎樣計(jì)算輸電線上損失的電壓?怎樣減小輸電線上損失的電壓?
答案:輸電線上損失的電壓ΔU=Ir. 可以通過減小輸電線的電阻和減小輸電電流來減小輸電線上的電壓損失.
2.怎樣計(jì)算輸電線上損失的功率?降低功率損失有哪些途徑?哪個(gè)途徑對(duì)于降低輸電線路的功率損失更有效?
3.怎樣計(jì)算用戶消耗的功率?在用戶用電功率不變的情況下,怎樣才能減小輸電電流?
4.提高輸電電壓可以減小輸電線上的電流,這是否與歐姆定律矛盾?
5.為了降低輸電線路中的損耗,有同學(xué)認(rèn)為遠(yuǎn)距離輸電時(shí)輸電電壓越高越好.對(duì)此你有什么看法?
答案: (1)輸電電壓并不是越高越好.電壓越高,對(duì)輸電線路絕緣性能和變壓器的要求就越高,線路修建費(fèi)用會(huì)增多.(2)實(shí)際輸送電能時(shí)要綜合考慮輸送功率、距離、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等要求,依照不同情況選擇合適的電壓.
【典例1】發(fā)電站某機(jī)組輸出的電功率為50萬千瓦.(1)若輸出的電壓為20萬伏,則輸電線上的電流為多少?(2)若某處與發(fā)電站間的每根輸電線的電阻為10 Ω,則輸電線上損失的功率為多少?它占輸出功率的幾分之幾?(3)若將電壓升高至50萬伏,則輸電線上的電流為多少?輸電線上損失的功率又為多少?它占輸出功率的幾分之幾?
圖甲、乙分別為遠(yuǎn)距離高壓輸電的過程示意圖和輸電電路圖,圖中的變壓器均為理想變壓器.
1.結(jié)合閉合電路的知識(shí),分析遠(yuǎn)距離高壓輸電電路有幾個(gè)回路,并分析各回路中各物理量之間的關(guān)系.
答案:有三個(gè)回路.第一個(gè)回路:發(fā)電站與升壓變壓器的原線圈組成的回路,P1=U1I1.第二個(gè)回路:升壓變壓器的副線圈、輸電線、降壓變壓器的原線圈組成的回路,U2=U線+U3,P2=P損+P3,I2=I線=I3.第三個(gè)回路:降壓變壓器副線圈與用戶組成的回路,P4=U4I4.
2.每個(gè)變壓器中的電流、電壓、功率有什么關(guān)系?
1.遠(yuǎn)距離輸電的基本關(guān)系(輸電電路圖如圖所示).
【典例2】某發(fā)電機(jī)的輸出電壓為220 V,輸出功率為44 kW,每條輸電線的電阻為0.2 Ω.(1)求此時(shí)用戶得到的電壓和電功率各為多少?(2)如果發(fā)電站先用變壓比為1∶10的升壓變壓器將電壓升高,經(jīng)同樣的輸電線路后用變壓比為10∶1的降壓變壓器將電壓降低后供給用戶,那么用戶得到的電壓和電功率各是多少?
答案: (1)140 V　28 kW　(2)219.2 V　43.84 kW
【規(guī)律總結(jié)】處理遠(yuǎn)距離輸電的方法(1)畫好一張圖——遠(yuǎn)距離輸電電路圖;(2)抓住電兩端——發(fā)電站和用戶;(3)分析一條線——輸電線;(4)研究?jī)纱巫儭龎鹤儔浩魃龎汉徒祲鹤儔浩鹘祲?(5)區(qū)分三個(gè)量——輸送電壓(功率)、損失電壓(功率)、用戶電壓(功率).
1.(多選)在遠(yuǎn)距離輸電中,如果輸電線的電阻和輸送的電功率不變,那么(　　)A.輸電線路上損失的電壓與輸電電流成正比B.輸電電壓越高,輸電線路上損失的電壓越大C.輸電線路上損失的功率跟輸電電壓的二次方成反比D.輸電線路上損失的功率跟輸電線上的電流成正比
2.(多選)有一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)E,通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠(yuǎn)處用戶供電,輸電線的總電阻為R.T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1,它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2;T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3,它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4.設(shè)T1的輸入電壓U1一定,則在正常工作情況下,下列說法正確的是(　　)
A.電阻R兩端的電壓等于U2B.U2大于U3C.電阻R的功率小于P4D.P2等于P3
解析:根據(jù)電壓關(guān)系可知電阻兩端電壓UR=U2-U3,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;因?yàn)樵谳旊娺^程中,輸電線上有一部分電壓損失,所以U2大于U3,選項(xiàng)B正確;正常工作的情況下,輸電線上的電阻消耗功率遠(yuǎn)小于傳輸功率,所以電阻R的功率小于P4,選項(xiàng)C正確;因?yàn)檩旊娋€上有功率損失,所以P2大于P3,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
5.(多選)在如圖所示的遠(yuǎn)距離輸電電路中,升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器,發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變,隨著發(fā)電廠輸出功率的增大,下列說法正確的有(　　)
A.升壓變壓器的輸出電壓增大B.降壓變壓器的輸出電壓增大C.輸電線上損失的功率增大D.輸電線上損失的功率占總功率的比例增大
情境　某發(fā)電站通過升壓變壓器、輸電線和降壓變壓器把電能輸送給生產(chǎn)和照明用戶,發(fā)電機(jī)輸出功率是120 kW,輸出電壓是240 V,升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶25,輸電線的總電阻為10 Ω,用戶需要的電壓為220 V.問題　(1)輸電線上損失的電功率為多少?(2)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為多少?
答案:(1)4 000 W　(2)290∶11

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