第4节 电能的远距离输送 [科学论证] (1)不相等.由能量守恒定律知,发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和. (2)P=I2r.由公式可知,要减小输电线上的热功率,有两种方法:一是减小输电线的电阻;二是减小输电线中的电流.根据电阻定律可知r=ρ,要减小输电线的电阻r,可采用下述方法: ①减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小,但价格昂贵,目前选用电阻率较小的铜或铝作为输电线材料. ②减小输电线的长度l不可行,因为要保证输电距离. ③增大导线的横截面积.可适当增大导线的横截面积,但导线太粗是不可能的,既不经济又架设困难. 故减小输电线电阻局限性较大. 由P=I2r知,若电流减小一半,则输电线上的热功率减小到原来的四分之一,所以减小输电线中的电流能更有效地减小输电线的热功率. (3)在保证用户得到的功率一定的条件下,由P=U2I可知,要减小输电线中的电流I,必须提高U2,再由U2=U1-U线知,必须提高输电电压U1. 例1 D [解析] 根据Pr=I2r,要使输电线上损耗的热功率Pr增大为原来的4倍,电流应变为I'=2I,又因为输送功率P=U'I'一定,则U'=U,故D正确. 变式1 B [解析] 输电线上输送的电流大小为I===6×103 A,故A错误;输电线上由电阻造成的电压损失ΔU=Ir=6×103 A×2.5 Ω=15 kV,故B正确;输电线上损失的功率为ΔP=ΔU×I=15 kV×6×103 A=9×104 kW,故C错误;输电线上损失的功率为ΔP=I2r=,故D错误. [科学推理] (1)第一个回路中U发=U1,P发=P1;第二个回路中U2=U3+U线,P2=P线+P3;第三个回路中U4=U用,P4=P用. (2)若两个变压器为理想变压器,则有=,=,P1=P2;=,=,P3=P4. 例2 D [解析] 据u=220sin 100πt(V)知,交流电的频率f== Hz=50 Hz,故A错误;由于理想变压器无功率损失,故降压变压器输入、输出功率之比为1∶1,B错误;升压变压器原线圈的匝数比副线圈的匝数少,变压器原、副线圈的电流与匝数成反比,副线圈的电流小于原线圈的电流,故原线圈的导线粗,C错误;用户增加,相当于负载的电阻减小,输出功率增大,输电线上的电流增大,输电线上损耗的功率增大,故D正确. 变式2 (1)100 A (2)1∶20 (3)475∶11 [解析] (1)输电线上损耗的功率P损=1000×103×5% W=5×104 W 根据功率公式P损=I2R,解得I== A=100 A. (2)升压变压器原线圈上的电流I1== A=2000 A 升压变压器原、副线圈的匝数之比===. (3)输电线上损失的电压U损=IR=100×5 V=500 V 升压变压器原、副线圈两端的电压之比= 解得U2=U1=×500 V=10 000 V 降压变压器原线圈两端的电压U3=U2-U损=10 000 V-500 V=9500 V 降压变压器原、副线圈的匝数之比===. 随堂巩固 1.C [解析] 减少输电损耗的途径:一、减小输电线中的电流,即提高输电电压;二、减小输电线的电阻,故C正确. 2.AD [解析] 假设输电线的总电阻为R,则输电线上损耗的电功率为ΔP=I2R=R,电压由550 kV改为1100 kV,电压增加了一倍且输送的电功率和输电线电阻都不变,故ΔP'=ΔP,同理可得,经过输电线之后下降的电压为ΔU=IR=R,由于电压增加一倍,故ΔU'=ΔU,选项A、D正确. 3.D [解析] 对理想变压器来说,输出功率决定输入功率,两者总相等,故选项D正确;对只有一组副线圈的理想变压器来说,通过原、副线圈的电流与原、副线圈的匝数成反比,故选项A错误;输出电流决定输入电流,I2是由用户的电流决定的,与输电线上的电阻无关,故选项B错误;输出功率决定输入功率,升压变压器的输入功率应等于用户得到的功率与输电线上消耗的功率之和,故选项C错误.第4节 电能的远距离输送 1.CD [解析] 远距离输电时,电压过高将会带来很多负面的影响,如对绝缘层的要求更高,导线和大地组成电容也会引起能量损耗,输送的功率一定,根据P=UI可知,输电电压越高,则输电电流越小,根据P损=I2R可知,输电线上损耗的能量就越小,而不是为了加快输电速度,故A、B错误,C正确;实际输电 ... ...
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