2022年高中物理 模塊要點回眸 第20點 遠距離輸電問題的處理思路及基本關系 教科版選修3-2

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1、2022年高中物理 模塊要點回眸 第20點 遠距離輸電問題的處理思路及基本關系 教科版選修3-2 1．遠距離輸電的處理思路 對高壓輸電問題，正確畫出輸電過程示意圖并在圖上標出各物理量．按“發(fā)電機→升壓變壓器→遠距離輸電線→降壓變壓器→用電器”，或從“用電器”倒推到“發(fā)電機”的順序一步一步進行分析． 2．遠距離高壓輸電的幾個基本關系(以圖1為例) 圖1 (1)功率關系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P損＋P3. (2)電壓、電流關系：＝＝，＝＝，U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I線． (3)輸電電流：I線＝＝＝. (4)輸電線上損耗的電功率：P損＝I線·ΔU＝IR線＝()2R線．

2、 當輸送功率一定時，輸電電壓增大到原來的n倍，輸電線上損耗的功率就減小到原來的. 對點例題　采用遠距離輸電時，要考慮盡量減小輸電線上的功率損失．某發(fā)電站，輸出的電功率為P＝500 kW，當使用U＝5 kV的電壓輸電時，測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電能表一晝夜示數相差4 800 kW·h. (1)求輸電效率η和輸電線的總電阻r. (2)若想使輸電效率提高到98%，又不改變輸電線，那么發(fā)電站應使有多高的電壓向外輸電？ 解題指導　(1)輸電線路上損失的電功率為P損＝ kW＝200 kW 則輸電效率η＝＝×100%＝60% 輸電線路中的電流為I＝＝ A＝100 A 由P損＝I

3、2r可得，輸電線的總電阻為 r＝＝ Ω＝20 Ω (2)若輸電效率η′＝98%，則輸電線路上損失的功率為 P損′＝P(1－η′)＝500×103×0.02 W＝1×104 W 由P損′＝I′2r可得，輸電線路中的電流為 I′＝＝ A≈22.36 A 由P＝U′I′可得，輸電電壓為 U′＝＝ V≈22.36 kV. 答案　(1)60%　20 Ω　(2)22.36 kV 規(guī)律總結　處理遠距離輸電需要注意的問題 (1)線路損耗問題 計算遠距離輸電有關線路功率損耗問題時，應注意不同公式中各物理量的含義及對應性，如P損＝I2R線，公式改為P損＝，電壓U指什么電壓才無誤？用升壓變壓器

4、的副線圈電壓或用降壓變壓器原線圈電壓都是錯誤的，必須對應加在導線兩端損耗的電壓，同理，P損＝I2R線的電流不能用升壓變壓器原線圈或降壓變壓器副線圈中的電流I1、I4，只能用通過輸電導線的電流I2或I3. (2)輸電、配電問題 解答有關遠距離輸電的問題時，由于題中涉及幾部分的電壓、電流和功率，容易混淆，因此在解答這類問題時，最好畫一個簡單的輸電線路示意圖，將各部分電流、電壓、功率分別標在圖上，這樣就很容易找到它們之間的關系，為順利解答問題提供方便． 如圖2是遠距離輸電的示意圖，交流發(fā)電機E的輸出電壓經升壓變壓器升壓后，由電阻為R的輸電線向遠方輸電，到達用戶端時再用降壓變壓器降壓供用戶使

5、用，設變壓器均為理想變壓器，則下列說法正確的是 (　　) 圖2 A．降壓變壓器與用戶負載連接的總開關S斷開后，輸電線上的功率損失為零 B．降壓變壓器與用戶負載連接的總開關S斷開后，線路上的電壓損失達到最大 C．S閉合，用戶的用電器增多時，輸電線上的功率損失增大 D．S閉合，用戶的用電器增多時，用戶得到的電壓降低 答案　ACD 解析　遠距離輸電示意圖如下 (1)從圖中可看出功率之間的關系是： P1＝P1′，P2＝P2′，P1′＝Pr＋P2 (2)電壓之間的關系是： ＝，＝，U1′＝Ur＋U2； (3)電流之間的關系是： ＝，＝，I1′＝Ir＝I2. 無負載時，無電流輸出，輸電線路上的電流為0，電壓損失為零，故功率損失為零，所以A正確，B錯誤；當用戶用電器增多即負載功率變大時，需要的輸入功率變大，故輸電線上的電流變大，輸電線上的電壓降變大，故輸電線上的功率損失增大，用戶得到的電壓降低，所以C、D均正確．