河北省石家庄二中高中物理 5电能的输送

河北省石家庄二中高中物理 5电能的输送

五、电能的输送 ‎ ‎【要点导学】‎ ‎1．本节内容重点是：输电线上损失电能的原因和输电线上损失的电能的计算。本节内容难点是：输电系统的“输电电压”、“用户得到的电压”和输电线上“损失的电压”三者的区别与联系。‎ ‎2．远距离输电电路图如图5－5－1所示：‎ ‎　‎ 若输电线电阻R，输电功率为P，输电电压U１，则输电导线的电流I2=P/U1，‎ 输电导线上的电压降（电压损失）U损=I2R=PR/U1，‎ 输电导线上的功率损耗P损=I22R =U额2/R=P2R/U12‎ ‎【范例精析】‎ 例1、发电机的输出电压为220V，输出功率为44KW，每条输电线电阻为0.2Ω，求用户得到的电压和电功率各是多少？如果发电站先用变压比为1：10的升压变压器将电压升高，经同样输电线路后，再经过10：1的降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和电功率又各是多少？‎ 分析与解答：输送电路原理图如图‎5-5-2‎。‎ 发电站输出的功率P出是一定的,当以220伏的电压输出时,输出电流应该是：‎ ‎　 　I=P出/U出=44000W/220V=200A ‎　　两条输电线路的总电阻为0.4Ω,则导线上损失的电功率为：‎ ‎　 P损=I2r=(‎200A)2×0.4Ω=16kW ‎　　用户得到的电功率为P=P出-P损=44kW-16kW=27kW ‎　　在导线上损失的电压为: U损=I2r=200V×0.4Ω＝80V．‎ ‎　　用户得到的电压为：U=U出-U损=220V-80V=140V ‎　　如果用1：10的变压器将电压升高到2200V后再输送出去，则输出电流为：‎ ‎　 I=P出/U出=44000W/2200V=‎20A　‎ ‎　　 P损=I2r=(‎20A)2×0.4Ω=160W ‎　　用户得到的电功率为P=P出-P损=44kW-160W=43.83kW ‎　　在导线上损失的电压为: U损=I2r＝20V×0.4Ω＝8V．‎ ‎　　加到用户端变压器上的电压为：U=U出-U损=2200V-80V=2192V ‎　　经过变压器降压后输送给用户的电压为：219.2V．‎ 例2、一个小型水力发电站，发电机输出电压U0=250V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm=30kW，它通过总电阻R线=2．0Ω的输电线直接向远处的居民区供电。设居民区所有用电器都是额定电压U用=220V的白炽灯，总功率为P用=22kW，不计灯丝电阻随温度的变化。‎ ‎（1）当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少伏?发电机实际输出的电功率多大?‎ ‎（2）若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗。已知用户变压器的降压比为40：1，当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大?‎ 解析：（1）如图‎5-5-3‎，‎ P用=U用2/R用=2.2Ω，‎ I=U0/(R用+R线)=250/4.2=59.5（A）‎ U灯=IR用≈130.9V≈131V P输=U0I=14880W≈14.9kW ‎（2）如图‎5-5-4‎，P用=U4I4, U4=220V, I4=110A I3/I4=n4/n3, I3=I4/40=2.5A ‎∴P损=I32R线=12.5W 拓展：关于电能输送问题，应详细作出输送原理图，分析电路特点，认真仔细解题。‎ ‎【能力训练】‎ ‎1、在电能输送过程中，若输送的电功率一定，则在输电线上损失的电功率：（ACD）‎ ‎　　A．随输电线电阻的增大而增大 ‎　　B．和输送电压的平方成正比 ‎　　C．和输电线上电压降落的平方成正比 ‎　　D．和输电线中电流强度的平方成正比 ‎2、输电线的电阻共计r，输送的电功率为p，输电电压为U，则用户能得到的电功率是：（B ）‎ A. P B.P－(P/U)r C.I2R D. (P/U)r ‎3、用6600V和220V两种电压输电，若输送的功率和输电线的电阻相同，则低压输电线与高压输电线上损失功率之比是（B ）‎ A. 1：900 B. 900：1‎ C. 1：30 D. 30：1‎ ‎4、一个小水电站输出电功率为20kw，输电线总电阻为0.5Ω，如果先用400V的电压送电，后改用2000V电压输电，则输电电压提高后输电线上损失的电功率的变化情况是:（A ）‎ A、减少50W B、减少1200W C、减少7.68W D增加7.68W ‎5、某变电站用220V的电压送电，导线损失电功率是输出功率的20%，若要使导线损失电功率是输出功率的5%，则输出电压应变为 V。440‎ ‎6、相同材料组成的导线向同一处用户输送10kW电能，在输电电压U1=110V和U2=220V两种情况下，要求输电线中损失的电能相同，则两情况下导线截面积之比为____。4:1‎ ‎7、远距离送电的输电线一定时，如果以原来电压的10倍输送同样功率的电能时，输电线上损耗的电功率为原来的____．1/100‎ ‎8、发电机的路端电压为220V，输送电功率44kW，输电线电阻为0.4Ω，则用户得到的电功率为 V，用户得到的电功率为 kW。若用初、次级线圈匝数之比为1：10的变压器升压，经同样的输电线输电后，再用初、次级线圈匝数之比为10：1的变压器降压后供给用户，则用户得到的电压为 V，用户得到的电功率为 kW。140，28，219，43.8‎ ‎9、某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为9.8×104W，电厂输出电压仅350V，为减少输送功率损失，先用一升压变压器将电压升高再输送，在输送途中，输电线路的总电阻为4Ω，允许损失的功率为输送功率的5％，求用户所需电压为220V时，升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少？1:8,12:1‎ ‎10、有一台内阻为1Ω的发电机，供应学校的照明用电，如图‎5-5-5‎所示是输电原理图，两变压器已选定，输电线总电阻为4Ω，全校共有22个教室，每个教室有“220V、40W”的灯6盏，若保证全部电灯正常发光。（n1:n2=1:4，n3:n4=4:1）问：‎ ‎（1）发电机输出功率多大？6000W ‎（2）发电机的电动势多大？250V ‎（3）输电效率是多少？97.3％‎