20xx人教版高中物理選修3-25-5電能的輸送(編輯修改稿)
2024-12-23 22:44 本頁面
【文章內容簡介】 35∶ 11 470盞 分析輸電類問題時要注意的三點 (1) 在高壓輸電中，一般是通過電流來計算相關的電壓、功率或熱量等； (2) 結合歐姆定律、焦耳定律和變壓器的相關知識來解出正確答案． (3) 若已知輸電壓和輸送功率，一般是根據要求從前向后逐步進行；若已知用戶得到的電壓和功率，則一般是根據題目要求從后向前逐步進行． 2 － 1 ： (2020 合肥高二檢測 ) 如圖所示，某水電站發(fā)電機的輸出功率為 100 kW ，發(fā)電機的電壓為 250 V ，通過升壓變壓器升高電壓后向遠處輸電，輸電線總電阻為 8 Ω ，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為 220 V ．若輸電線上損失的功率為5 kW ，不計變壓器的損耗，求： (1) 輸電導線上輸送的電流； (2) 升壓變壓器的輸出電壓 U2； (3) 降壓變壓器的匝數比． 解析： (1) 設輸電線上的電流為 I ，則有 P ＝ I2R 得 I ＝PR＝5 0008 A ＝ 25 A (2) 根據 P2＝ U2I2得 U2＝P2I2＝100 10325 V ＝ 4 000 V (3) 降壓變壓器的輸入電壓 U3＝ U2－ IR ＝ 4 000 V － 25 8 V ＝ 3 800 V 降壓變壓器的匝數比 n3n4＝U3U4＝3 800220＝19011 答案： (1)25 A ( 2)4 0 00 V (3) 19011 遠距離輸電中的 “ 三二一 ” 1 ． 理清 “ 三個回路 ” 如圖所示為遠距離輸電的簡化電路原理圖．我們可以把它劃分為三個回路，即圖中所示的回路 1 、回路 2 和回路 3. 2 ． 抓住 “ 兩個聯(lián)系 ” (1) 在圖中，理想的升壓變壓器聯(lián)系了回路 1 和回路 2 ，由變壓器原理可以得到線圈 1( 匝數為 n 1 ) 和線圈 2 ( 匝數為 n 2 ) 中各相關量之間的關系： U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1， P 1 ＝ P 2 (2) 理想的降壓變壓器聯(lián)系了回路 2 和回路 3 ，由變壓器原理可以得到線圈 3( 匝數為 n3) 和線圈 4( 匝數為 n4) 中各相關量之間的關系： U3U4＝n3n4，I3I4＝n4n3， P3＝ P4 3 ． 掌握 “ 一個能量守恒 ” 遠距離輸電過程中，在回路 2 的輸電線上會損耗一小部分電功 率，剩余的絕大部分電功率通過降壓變壓器和回路 3 輸送給用戶使用．整個輸電過程中的功率關系為 P 用 ＝ P 總 － P 損． 此外，在求解遠距離輸電的相關問題時，我們還應熟練掌握以下幾點： (1) 一個原理：要減小輸電線上的電壓損失和電功率損失，就要減小輸電電流，而輸電功率是確定的，由 P ＝ IU 知，應提高輸電電壓． (2) 兩個損失： ① 電壓損失： Δ U ＝ I 線 R 線 ，主要原因是輸電線有電阻． ② 功率損失： P 損 ＝ I2線 R 線 ＝Δ U2R 線 (3) 三個關系： ① 電壓損失關系： Δ U ＝ U2－ U3， U2是升壓變壓器的輸出電壓， U3是降壓變壓器的輸入電壓． ② 功率損失關系： P 損 ＝ I2線 R 線 ＝Δ U2R 線，升壓變壓器的輸出功率和降壓變壓器的輸入功率之差即為損失的電功率． ③ 功率關系： P 用 ＝ P 總 － P 損． 發(fā)電機的端電壓為 220 V ，輸出電功率為 44 kW ，輸電導線的電阻為 Ω ，如果用初、次級線圈匝數之比為 1 ∶ 10的升壓變壓器升壓，經輸電線路后，再用初、次級匝數比為 10 ∶ 1的降壓變壓器降壓供給用戶． (1) 畫出全 過程的線路圖； (2) 求用戶得到的電壓和功率． 解析： (1) 線路圖如圖所示． (2) 升壓變壓器次級輸出電壓 U2＝n2n1U1＝ 2 2
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