第五節(jié)、高壓輸電
【典型例題】
【例1】一臺發(fā)電機(jī)的功率是40W，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22V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200W，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＝83.2W
輸入用戶的功率：P輸入＝P輸出-P損失＝200W-83.2W＝116.8W
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＝0.832W
輸入用戶的功率：P′輸入＝P輸出-P′損失＝200W-0.832W＝199.168W
【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′
【基礎(chǔ)練習(xí)】
一、選擇題
1、在電能的遠(yuǎn)距離輸送中，為減小輸電導(dǎo)線的功率損失 ，下列說法正確的是（ ）
A、根據(jù)I＝U/R，只要減小輸送電壓，就減小了輸送電流， 就減小了
B、根據(jù)U＝IR，要減小輸送電流I，只要減小輸送電壓U即可
C、根據(jù)I＝U/R，增大輸送電壓Ｕ，輸送電流I隨之增大， 也就增大
D、上述說法都不對
2、關(guān)于減小遠(yuǎn)距離輸電線上的功率損耗，下列說法正確的是 （ ）
A、由功率P=U2/R，應(yīng)降低輸電電壓，增大導(dǎo)線電阻
B、由P=IU，應(yīng)低電壓小電流輸電
C、由P=I2R，應(yīng)減小導(dǎo)線電阻或減小輸電電流
D、上述說法均不對
3、在電能輸送過程中，若輸送的電功率一定，則在輸電線上損失的電功率（ ）
A、隨輸電線電阻的增大而增大
B、和輸送電壓的平方成正比
C、和輸電線上電壓降落的平方成正比
D、和輸電線中的電流強(qiáng)度的平方成正比
E、和輸電電壓的平方成反比
4、用電器電阻值為R距交變電L，輸電線電流為I，電阻率為ρ，要求輸電線上電壓降不超過U．則輸電線截面積最小值為 （ ）
A、ρL/R B、2ρLI/U C、U/ρLI D、2UL/ρI
5、用U1和U2兩種電壓通過相同長度和材料的導(dǎo)線輸電，若輸送的電功率相等，在輸電線上損失的電功率也相同，則在兩情況下輸電線截面積之比S1：S2為（ ）
A． B． C． D．
6、在遠(yuǎn)距離輸電中，輸電線電阻一定，輸送電功率一定，如果將輸電電壓提高到原的10倍，則輸電線上消耗的功率減小到原的( )
A.10倍 B.1/10倍 C.100倍 D.1/100倍
二、填空題
7、在電能輸送的過程中，由焦耳定律知，減小輸電的__________________是減小電能損失的有效方法；在輸送功率不變的情況下，只能通過提高輸電____________________實(shí)現(xiàn)。
8、從發(fā)電站發(fā)出的電能，先經(jīng)過_____________________把電壓升高，再用___________________輸送到遠(yuǎn)處的用戶附近，再經(jīng)過___________________把電壓降低，供用戶使用。
9、變壓器接入某輸電電路中，現(xiàn)以相同的輸入電壓U，不同的輸出電壓輸送相同的電功率P，輸電線電阻為R．當(dāng)副線圈與原線圈匝數(shù)比為時(shí)，輸電線線路上損耗的功率為______；當(dāng)匝數(shù)比為n時(shí)，線路上損耗的功率為原的______倍
三、計(jì)算題
10、一輸電線電阻值是2歐，以3000伏輸送電能，輸出的電流是60安，線路上損失的功率是？；若采用6000伏輸送同時(shí)功率的電能，則線路損耗的功率是？
11、遠(yuǎn)距離輸送一定功率的交流電，若輸電電壓提高 倍，則輸電導(dǎo)線的電功率損失是原的？輸電導(dǎo)線的電壓損失是原的？
12、我國自行設(shè)計(jì)建造的第一座核電站——秦核電站的功率為30萬千瓦。它連續(xù)發(fā)電一年，可發(fā)電多少千瓦時(shí)?若輸電電壓為220千伏，則輸電線路中的電流又是多大?(1年按365天計(jì)算)
【能力提升】
1、遠(yuǎn)距離輸電要采用( )
A.低壓輸電 B.高壓輸電
C.強(qiáng)電流輸電 D.弱電流輸電
2、遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，為了減少輸電線上電能損失，應(yīng)( )
A.提高輸送電壓，增大輸送電流 B.提高輸送電壓，減小輸送電流
C.減小輸送電壓，增大輸送電流 D.減小輸送電壓，減小輸送電流
3、遠(yuǎn)距離輸送一定功率的交變電流，若送電電壓提高到n倍，則輸電導(dǎo)線上（ ）
A、電能損失為原的 B、電壓損失為原的
C、電能損失減少 D、電壓損失減少
4、發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U，輸出總功率為P，通過總電阻為R的輸電線向用戶供電，則輸電線上電流強(qiáng)度為 ，輸電線上的電壓降落為 ，輸電線上損失的電功率為 ，用戶得到的電壓為 ，用戶得到的功率為 。
5、某發(fā)電機(jī)的輸出電壓是200伏，輸出電流是400安，輸電線電阻是0.5歐，線路上損耗的功率多大?如果采用4 000伏輸送同樣的功率，線路上損耗的功率又是多大?
參考答案
基礎(chǔ)練習(xí)
1、D
2、C
3、ACDE
4、B
5、D
6、D
7、電流；電壓
8、變壓器，高壓輸電線，變壓器
9、
10、7200W，1800W
11、 ；
12、2.6×109千瓦時(shí) 1.36×103安
能力提高
1、BD
2、B
3、ABCD
4、 ； ； ； ；
5、8×104瓦 200瓦
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