高中物理高壓輸電 例題解析 新課標(biāo) 人教版 選修1-1

高壓輸電 例題解析 【例1】一臺(tái)發(fā)電機(jī)的功率是40KW，用電阻為0.2Ω的導(dǎo)線輸送到用戶，(1)若用220V的電壓輸電，輸電線上損失的功率是多少?(2)若用22KV的電壓輸電，輸電線上損失的功率又是多少?(3)比較(1)、(2)的結(jié)果可得到什么結(jié)論? 【解析】要求出輸電線上損失的功率，首先根據(jù)P＝UI求出輸電線中的電流，再根據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt和P＝W/t (因?yàn)閃＝Q)可求出輸電線上損失的功率P損＝I2R線. 解：(1)當(dāng)輸電電壓為U1＝220V時(shí)，輸電電流為：I1＝P/U1＝2000/11A 所以輸電線上損失的功率為：P1＝I12R線＝(2000/11)2A×0.2Ω=6611.6W (2)當(dāng)輸電電壓為U2＝22千伏時(shí)，輸電電流為：I2＝P/U2＝20/11A 所以輸電線上損失的功率為：P2＝I22R線＝＝0.66116W (3)比較(1)、(2)P2/P1＝1/10000 【例2】發(fā)電廠的輸出功率為200KW，輸電線的電阻為0.13Ω.那么輸出電壓為250V或2500V，這兩種情況下，在輸電線上損失的功率各為多少?輸入用戶的功率各為多少? 分析：電能在輸送過(guò)程中，由于電流的熱效應(yīng)在輸電線上要損失一部分功率，而輸入用戶的功率應(yīng)該用發(fā)電廠輸出的功率減去這部分損失的功率. 【解析】解：當(dāng)U輸出＝250V時(shí)，輸出電流為：I輸出＝P輸出/U輸出＝800A 在輸電線上損失的功率：P損失＝I2輸出R線＝(800A)2×0.13Ω＝83.2KW 輸入用戶的功率：P輸入＝P輸出-P損失＝200KW-83.2KW＝116.8KW 當(dāng)U輸出＝2500V時(shí)，輸出電流為：I′輸出＝P輸出/U輸出＝80A 在輸電線上損失的功率：P′損失＝I′2輸出R線＝(80A)2×0.13Ω＝0.832KW 輸入用戶的功率：P′輸入＝P輸出-P′損失＝200KW-0.832KW＝199.168KW 【例3】輸送同樣的總功率，若用110kV和220kV的電壓輸電，輸電線上損失的功率之比為多少？ 【解析】損失的功率ΔP不等于U2/R，因?yàn)檫@里為U是兩根輸電線的兩始端的電壓；若要寫(xiě)成U2/R，這里的電壓U應(yīng)是輸電線上損失的電壓ΔU，它等于輸電電壓減去用戶得到的電壓即ΔU＝U－U′損失的功率，而I＝P/U，即ΔP與U2成反比． 設(shè)輸電總功率為P，輸電電壓為U，則輸電電流I＝P/U；輸電線電阻為R，輸電線上功率損失，所以；輸電線上損失的功率之比為4∶1，即用220kV輸電時(shí)功率損失為110kV時(shí)的1/4． 損失的功率ΔP不等于U2/R，因?yàn)檫@里為U是兩根輸電線的兩始端的電壓；若要寫(xiě)成U2/R，這里的電壓U應(yīng)是輸電線上損失的電壓ΔU，它等于輸電電壓減去用戶得到的電壓即ΔU＝U－U′