【精品】2020-2021初中电学同步专题点拨与强化:专题45 高压输电问题(原卷版和解析版)
【内容简介】高压输电问题概述因为输电线上的功率损耗正比于电流的平方(焦耳定律 )。根据所以在远距离输电时就要利用大型电力变压器升高电压以减小电流,使导线减小发热,方能有效地减少电能在输电线路上的损失。由发电厂发出的电功率是一定的,它决定于发电机组的发电能力,根据P=UI,发电机的功率不变效应,若提高输电线路中的电压U那么线路中电流I一定会减小,输电线损失的功率 一定会相应减小,如果线路中电流降低到原来的1/2那么线路中损失的功率就减少为远损耗的1/4,因此说提高电压可以很有效的降低线路中的功率损失。 减小发热量的方法由焦耳定律 ,减小发热Q有以下三种方法:①减小输电时间t,二是减小输电线电阻R,三是减小输电电流I。可以看出,第三种办法是很有效的:电流减小一半,损失的电能就降为原来的四分之一。要减小电能的损失,必须减小输电电流,另一方面,输电就是要输送电能,输送的功率必须足够大,才有实际意义。根据公式P=UI,要使输电电流I减小,而输送功率P不变(足够大),就必须提高输电电压U。显然,高压输送经济。当用高电压把电能输送到用电区后,需要逐次把电压降低,恢复到正常电压。对点训练1.“西电东送”是将我国西部发电车发出的电输送到我国东部,由发电厂输出的电功率是一定的,它决定于发电机组的发电能力.根据P=UI中发电机的功率不变效应,若提高输电线路中的电压U,那么线路中的电流I一定会减小,反之亦然.输电线路的电能损耗主要是输电线电流热效应,输电线损失的热功率P=I2R,所以采用输电线的电阻要尽量小.如果线路中电流降低到原来的1/2,那么线路中损失的热功率就减少为原来的1/4,因此提高电压可以很有效地降低输电线路中的热功率损失.设发电厂的输出电功率P0=1.1×108W,输电线路上的总电阻为10Ω。(1)若采用110kV的超高压输送电能,输电线路的电流I1=_____,输电线路损失的热功率P1=______W,其与发电厂输出电功率P0之比P1:P0=_______.(2)若采用1100kV超高压输送电能,输电线路损失的热功率P2=______W,其与高压输送电能损失的热功率P1之比P2:P1=_______.所以采用超高压远距离输电可以大大降低输电线路的______________的损失.(3)若想使输电线路中的热功率损耗为零,还可以采用________做为输电线材料.【答案】 1000 1×107 1:11 1×105 1:100 热功率 超导材料【解析】(1)采用110kV的超高压输送电能,即U_1=110"kV"=1.1×〖10〗^5 "V" ;由P=UI得输电线路的电流为:I_1=P_0/U_1 =(1.1×〖10〗^8 "W" )/("1.1" ×〖"10" 〗^"5" "V" )=1000"A" ;此时输电线路的热功率:P_1=I_1^2 R_线=(1000"A" )^2×10Ω=1.0×〖10〗^7 "W" 此功率与输出电功率P0之比为:P_1/P_0 =(1.0×〖10〗^7 "W" )/(1.1×〖10〗^8 "W" )="1" /"11" ;(2)若采用1100kV超高压输送电能,即U_2=1100"kV"=1.1×〖10〗^6 "V" ;此时输电线路的电流为I_2=P_0/U_2 =(1.1×〖10〗^8 "W" )/("1.1" ×〖"10" 〗^"6" "V" )=100"A" 则输电线路的热功率为P_2=I_2^2 R_线=(100"A" )^2×10Ω=1.0×〖10〗^5 "W" 该功率与高压输送电能损失的热功率P1之比为P_2/P_1 =(1.0×〖10〗^5 "W" )/(1.0×〖10〗^7 "W" )="1" /"100" 可见采用超高压远距离输电可以大大降低输电线路的热功率损失;(3)若想使输电线路中的热功率损耗为零,根据P=I^2 R可知,只能是导线的电阻为零,所以还可以采用超导体做为输电线材料。2.如图是供电设备向居民楼用户输电的示意图,为保证居民楼内的用户所有用电器都能正常工作,居民楼的输入导线间电压必须保证为220V,当居民楼内消耗的功率为44 kW时,
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