4 电能的输送 学习任务一 降低输电损耗的两个途径 [科学论证] 人们常把各种形式的能(如水能、燃料化学能、核能等)先转化为电能再进行利用,因为电能可以通过电网很方便地传输到远方.电能从发电厂到远方用户的传输过程,可用图表示,其中r表示输电线的总电阻,I表示输电线上的电流. 请同学们回答下列问题: (1)输电线的热功率的表达式是什么 如何更有效地减小输电线上的热功率 (2)在保证用户得到的电功率一定的前提下,怎样减小输电线中的电流 例1 (多选)远距离输送一定功率的交变电流,若输电电压升高为原来的n倍,则下列关于输电线上的电压损失和功率损失的说法正确的是(不考虑电抗产生的损失) ( ) A.功率损失是原来的 B.功率损失是原来的 C.电压损失是原来的 D.电压损失是原来的n倍 [反思感悟] 变式1 在远距离输电时,输送的电功率为P,送电的电压为U,所用的导线的电阻率为ρ,横截面积为S,线路总长度为L,输电线损失的电功率为ΔP,用户得到的电功率为P',则下列关系式正确的为 ( ) A.ΔP=;P'=P- B.ΔP=;P'=P C.ΔP=;P'=P D.ΔP=;P'=P- [反思感悟] 【要点总结】 输电线路功率损失的计算方法 P损=R线 I线为输电线路上的电流, R线为线路电阻 P损= ΔU为输电线路上损失的电压,R线为线路电阻 P损=ΔU·I线 ΔU为输电线路上损失的电压,I线为输电线路上的电流 P损=ρ P为发电站输出功率,U为输电电压,ρ为电阻率,L为输电线的总长度,S为输电线的横截面积 学习任务二 远距离输电电路中的各种关系 例2 (多选)[2023·重庆南开中学期中] 如图所示,一小水电站输出的电功率为P=20 kW,输出电压U0=400 V,经理想升压变压器T1变为2000 V电压远距离输送,输电线总电阻为r=10 Ω,最后经理想降压变压器T2降为220 V向用户供电.下列说法正确的是( ) A.变压器T1原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶5 B.输电线上的电流为50 A C.输电线上损失的电功率为25 kW D.变压器T2原、副线圈的匝数比n3∶n4=95∶11 [反思感悟] 变式2 风力发电作为新型环保新能源,近几年来得到了快速发展,如图所示风车阵中发电机输出功率为100 kW,输出电压是250 V,用户需要的电压是220 V,输电线电阻为10 Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求: (1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比; (2)用户得到的电功率. 【要点总结】 1.分析远距离输电问题的基本思路 对远距离输电问题应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”的顺序分析,或者反过来从用电器到发电机一步一步地进行分析. 2.分析远距离输电问题的三个“关键” (1)理清三个回路 (2)抓住两个联系 ①回路1和回路2的联系———升压变压器→基本关系:=,=,P1=P2. ②回路2和回路3的联系———降压变压器→基本关系:=,=,P3=P4. (3)明确三个重要关联式(联系两个变压器的纽带) ①功率关联式:P2=ΔP+P3 [其中ΔP=ΔUI线=R线=]. ②电压关联式:U2=ΔU+U3. ③电流关联式:I2=I线=I3. 1.(降低输电损耗的两个途径)近年来,农村对陈旧老化的电网进行改造,为减少远距离输电的损耗可采取的措施有 ( ) A.提高输送功率 B.增大输送电流 C.提高输电电压 D.减小输电导线的横截面积 2.(远距离输电电路中的各种关系)如图所示,交流电源与理想升压变压器相连进行远距离输电,升压变压器与降压变压器间输电线路的总电阻为R.降压变压器副线圈接入一台电动机,电动机恰好正常工作.图中电表均为理想电表,电压表示数为U,电流表示数为I,下列说法一定正确的是 ( ) A.电动机内线圈的阻值为 B.电动机的输入功率为UI C.输电线路的损耗功率为I2R D.输电线路的总电阻R= 3.(远距离输电电路中的各种关系)(多选)如图所示为某水电站远距离输电的原理图.升压变压器的原、副线圈匝数比为k,输电线的总电阻为R,升压变压器和降压变压器均为理想 ... ...
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