2019-2020學年高中物理 第4章 遠距離輸電 第3節(jié) 電能的遠距離傳輸學案 魯科版選修3-2

第3節(jié)電能的遠距離傳輸1.了解從變電站到用戶的輸電過程，知道遠距離輸電時應用高電壓的原因2.理解降低輸電損耗的兩個途徑及其各自的優(yōu)缺點3.掌握遠距離輸電的典型電路，并能利用電路知識、變壓器規(guī)律等解決問題學生用書P53)一、為什么要采用高壓輸電1電功率損失和電壓損失電功率損失電壓損失表達式PI2RUIR減小方法(1)減小導線電阻，可采用電阻率小的材料或橫截面積更大的導線(2)減小導線中電流(1)增大導線的橫截面積來減小輸電線電阻(2)減小導線中電流2降低兩種損失的途徑高壓輸電：輸送電功率不變的前提下提高輸電電壓，會減小電流，從而減小導線上的電功率損失和電壓損失1高壓輸電是否電壓越高越好？提示：電壓升高，會導致對空氣放電，這就對導線的絕緣性能提出了更高的要求另外高壓送電對變壓器也提出了更高的要求因此輸電電壓也不是越高越好在實際輸電過程中輸電電壓要根據(jù)輸送功率的大小、距離的遠近、技術和經(jīng)濟各方面因素綜合考慮二、高壓輸電1高壓交流輸電(1)基本環(huán)節(jié)(2)電路原理圖(如圖)2高壓直流輸電的基本過程：在發(fā)電站區(qū)域經(jīng)變壓器升壓，由換流設備將高壓交流電變成高壓直流電，用高壓直流電進行遠距離傳輸，在用戶區(qū)域由逆變器將直流電變?yōu)榻涣麟?，?jīng)變壓器降壓送給用戶2提高輸電電壓，減小輸電電流，是否與歐姆定律相矛盾？提示：不矛盾歐姆定律I是對純電阻元件成立的定律，當電阻恒定時，增大U則I隨之增大而“提高電壓、減小電流”是從輸電角度，當P恒定時，由PUI得出的結(jié)論，兩者沒有必然聯(lián)系輸電線上電壓損失和功率損失的計算學生用書P541輸電導線上的功率損失(1)損失功率計算：設輸電電流為I，輸電線電阻為R線，則輸電線上的功率損失為PI2R線(2)減小輸電線上功率損失的方法減小輸電線的電阻R線：由R線得，要減小R線，在l保持不變的情況下，可以減小，增大S.減小輸電電流I：由PUI得，在輸送功率一定的情況下，提高輸電電壓，即可減小輸電電流采用高壓輸電是減小輸電線上功率損失最有效、最經(jīng)濟的措施2輸電線上的電壓損失(1)輸電線路始端電壓U跟末端電壓U的差值，稱為輸電線路上的電壓損失，UUU，如圖所示，電壓損失還可以表示為UIR線R線(2)減少輸電線上電壓損失的方法減小輸電線的電阻提高輸送電壓 命題視角1“電損”問題的定性分析(多選)關于電能的輸送，下列說法正確的是()A僅僅從減少能量損失的角度看，輸送功率一定的情況下，輸電電壓越高，損失的能量越少B在輸送功率和輸電電壓一定，使用同種材料的導線時，越粗的導線損失的能量越小C電能輸送使用銅鋁合金而不是銀，原因是同種情況下，使用銀材料，輸電線損失的功率大D在輸送功率和輸電電壓一定，使用同種材料的導線時，越細的導線損失的能量越小解題探究 電能輸送過程中，引起電壓、電功率損失的原因有哪些？解析輸送電能的基本要求是可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟當輸電功率一定時，設為P，PIU，I是輸電電流，U是輸電電壓，設輸電導線電阻為R，則輸電線上的損耗為P損I2RR.要減小損耗有兩條途徑：一是減小輸電電流，即增大輸電電壓U(高壓輸電)；二是減小輸電電線的電阻，即增大導線橫截面積、縮短輸電距離、換電阻率更小的材料，但不經(jīng)濟實際輸電時，應綜合考慮各種因素所以C、D錯誤，A、B正確答案AB 命題視角2“電損”問題的定量計算(多選)遠距離輸送一定功率的交變電流，若輸電電壓升高為原來的n倍，關于輸電線上的電壓損失和功率損失，下列說法正確的是(不考慮電抗產(chǎn)生的損失)()A功率損失是原來的B功率損失是原來的C電壓損失是原來的D電壓損失是原來的n倍解題探究 (1)輸送功率一定時，輸電電壓和輸電電流滿足什么關系？(2)輸電線電阻一定時，損失的電壓和電功率如何計算？解析設輸電電壓為U，所輸送的功率為P，輸電線路總電阻為r，則輸電電流I，線路的功率損失P損I2r， 可知P損，當輸電電壓U升高為原來的n倍時，功率損失變?yōu)樵瓉淼?，故A錯誤，B正確；線路上的電壓損失U損Ir，可知U損，當輸電電壓U升高為原來的n倍時，電壓損失變?yōu)樵瓉淼?，故C正確，D錯誤答案BC輸送功率不變，電流和電壓成反比求電壓損失可用公式U損R線，而求功率損失可用公式P損R線，這樣可以較為簡便地解決問題 【通關練習】1在遠距離輸電時，輸送的電功率為P，輸送電壓為U，所用導線的電阻率為，橫截面積為S，總長度為L，輸電線損失的電功率為P，用戶得到的電功率為P用，則P、P用的關系正確的是()APBPCP用P DP用P解析：選D.輸電線電阻R，輸電電流I，故輸電線上損失的電功率為：PI2R，用戶得到的功率為：P用PPP.故選D.2(多選)如圖為發(fā)電廠向遠處用戶的輸電電路示意圖，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變?nèi)糨斔凸β试龃?，下列說法中正確的是()A升壓變壓器的輸出電壓增大B降壓變壓器的輸出電壓增大C輸電線上損耗的功率增大D輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大解析：選CD.已知發(fā)電廠的輸出電壓不變，升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比不變，則由知，升壓變壓器的輸出電壓U2不變，A錯；若輸送功率增大，輸電電壓U2不變，則由PU2I2知，輸電線上電流I2增大，又輸電線的電阻不變，由U損I2R知輸電線上損失電壓增大，則降壓變壓器輸出電壓減小，B錯；因輸電電流增大，則由PIR知，輸電線上損耗的功率變大，C對；輸電線上損耗功率占總功率的比例增大，D對高壓交流輸電的電路分析與計算學生用書P551遠距離輸電線路圖2思路：在遠距離輸送電能的過程中，由能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，發(fā)電機的總功率應等于線路上損失的熱功率和用戶得到的功率之和(不考慮變壓器上的能量損失)3遠距離高壓輸電的幾個基本關系(1)功率關系P1P2，P3P4，P2PP3.(2)電壓、電流關系，U2U線U3，I2I3I線(3)輸電電流I線.(4)輸電導線上損失的電功率PI線U線IR線R線R線 命題視角1遠距離輸電的電路分析某發(fā)電機的輸出功率為10 kW，輸出電壓為500 V，輸電導線總電阻為5 ，允許輸電導線上損失的功率為總功率的5%，用戶所需電壓為220 V請設計供電電路并計算升壓變壓器和降壓變壓器的匝數(shù)比解題探究 (1)遠距離輸電的線路圖怎樣畫？(2)輸電導線上的功率損失由哪些因素決定？解析輸電電路如圖所示發(fā)電機輸出功率P10 kW，設通過發(fā)電機的電流為I1，輸電導線上電流為I2，則有P損5%×10×103 W500 W，I1 A20 A，I2 A10 A，所以升壓變壓器的匝數(shù)比為.降壓變壓器原線圈電壓U3U2I2R，U2U1×500 V1 000 V，U3U2I2R1 000 V10×5 V950 V，所以降壓變壓器的匝數(shù)比為.答案電路圖見解析129522 命題視角2遠距離輸電的綜合問題為了減少火電站中煤的燃燒對大氣的污染，要大力發(fā)展水電三峽水利工程中某一水力發(fā)電站的發(fā)電機組設計為：水以v13 m/s的速度流入水輪機后以v21 m/s的速度流出，流出水位比流入水位低10 m，水流量Q10 m3/s，水輪機效率為75%，發(fā)電機效率為80%，試問：(1)發(fā)電機組的輸出電功率是多少？(2)如果發(fā)電機輸出的電壓為240 V，用戶需電壓220 V，輸電線路中能量損失為5%，輸電線電阻為 ，那么所需升、降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比分別是什么？解題探究 (1)水輪機獲得的機械能如何計算？(2)線路上的電壓損失和功率損失如何計算？解析(1)水輪機獲得的機械能E×75%×75%×75%78×104t(J)則發(fā)電機輸出電能E電E×80%624×103t(J)發(fā)電機的輸出功率P0624 kW.(2)發(fā)電機的輸出電流I1 A2 600 A輸電線路損失的功率PP0×5%624 kW×5 %31.2 kW輸電線中電流I2 A43.3 A故升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2I2I143.32 60043326 000降壓變壓器的輸出功率等于降壓變壓器的輸入功率PP0P592.8 kW輸出電流I3 A2 694.5 A所以降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比n3n4I3I22 694.543.326 945433.答案(1)624 kW(2)43326 00026 945433解決遠距離輸電問題的思路(1)正確畫出輸電過程示意圖并在圖上標出各物理量(2)抓住變壓器變壓前后各量間關系，求出輸電線上的電流(3)計算電路功率問題時常用關系式：P損IR線，注意輸電線上的功率損失和電壓損失(4)電網(wǎng)送電遵循“用多少給多少”的原則，說明原線圈電流由副線圈電流決定 小型水力發(fā)電站的發(fā)電機輸出功率為24.5 kW，輸出電壓為350 V，輸電線總電阻為4 ，為了使輸電線損耗功率為發(fā)電機輸出功率的5%，需在發(fā)電機處設升壓變壓器，用戶所需電壓為220 V，所以在用戶處需安裝降壓變壓器求：(1)輸電線上的電流(2)升壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比(3)降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比解析：畫出電能輸送電路如圖所示(1)輸電線上的功率損失：P線5%P25%×24.5 kW1 225 W又因為P線IR線，所以，輸電線上的電流為：I2 A17.5 A.(2)升壓變壓器原線圈上的電流為：I1 A70 A， 升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為：n1n2I2I117.57014.(3)輸電線上的電壓損失：U線I2R線U2U3，降壓變壓器的輸入電壓：U3U2U線U1I2R線4×350 V17.5×4 V1 330 V.降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為：n3n4U3U41 33022013322.答案：(1)17.5 A(2)14(3)13322“輸送電壓”與“輸電線上電壓”的辨析學生用書P56正確區(qū)分“輸送電壓”和“輸電線上的電壓”是解決遠距離輸電問題的關鍵1P損UI，U是指輸電線上的電壓，即輸電線上損失的電壓2P損R，U是指輸送電壓，即從發(fā)電站發(fā)出后，經(jīng)過變壓器升高后的電壓高壓輸電電壓為U，輸電線電阻為r，則下列說法正確的是()A若發(fā)電機輸出功率不變，使輸出電壓變大，則輸電線上損失的功率變小B輸電線上損失的功率為P，故導線電阻越大，損失的功率越小C通過輸電線的電流為I，故輸電電壓越高，電流越大，損失的功率越大D以上說法都不對解析設發(fā)電機輸出功率為P，則PUI，使輸電電壓U增大，則輸電電流I減小又由輸電線上損失的功率PI2r得，輸電線上損失的功率減小，所以選項A正確答案A遠距離輸電，輸電功率一定，當輸電電壓為U0時，輸電線上的電流為I0，損失的電功率為P0.則當輸電電壓提高為2U0時()A由I得，輸電線上的電流變?yōu)?I0B由I得，輸電線上的電流變?yōu)镃由P得，輸電線上損失的電功率為4P0D由PIU得，輸電線上損失的電功率為2P0解析：選B.設輸電線的電阻為R，當輸電線上的電流為I0時，損失的電功率為P0IR.當輸電電壓提高為2U0時，由I可知輸電線上的電流變?yōu)?，輸電線上損失的電功率為P損R.故選項B正確隨堂檢測 學生用書P561在遠距離輸電過程中，為減少輸電線路上的電能損失，可采用的最佳方法是()A使輸電線粗一些B減短輸電線長度C減少通電時間 D采用高壓輸電解析：選D.減小輸電線的長度不可行，因為要保證輸電距離采用直徑更大的導線，可適當增大橫截面積，太粗不可能，既不經(jīng)濟又架設困難減少用電時間也不可以，要保障工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及居民正常生活用電提高輸電電壓，減小輸電線上的電流是減少電能損失的最佳方法，選D.2火電站向某村莊輸電，輸送電功率為100 kW，若以1 100 V輸電，則線路損耗為9 kW，若以3 300 V輸電，則線路損耗可降為()A3 kW B1 kWC30 kW D10 kW解析：選B.由PUI，PI2r可得Pr，所以當輸電電壓增大為原來的3倍時，線路損耗變?yōu)樵瓉淼?，即P1 kW.選項B正確3遠距離輸電，輸電的電功率為P，原來用電壓U0輸電，在輸電線上損耗的電功率為P損，現(xiàn)在要使輸電線上損耗的電功率減小到原來的1/10，則輸電電壓應為()A100 U0 BU0C D解析：選B.設輸電線的電阻為r，損耗的電功率為P損I2r，線路電流為I，解得P損r，P損r，P損P損，則U0U0，選項B正確4如圖為遠距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，在T的原線圈兩端接入一電壓uUmsin t的交流電源，若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其他因素的影響，則輸電線上損失的電功率為()A() B()C4()2()2r D4()2()2r解析：選C.升壓變壓器T的原線圈兩端電壓的有效值為U1；由變壓關系可得 ，則U2；因為輸送電功率為P，輸電線中的電流為I2，則輸電線上損失的電功率為PI(2r)，故選項C正確5三峽水利樞紐工程是長江流域治理開發(fā)的關鍵工程，是中國規(guī)模最大的水利工程樞紐控制的流域面積為1×106 km2，占長江流域面積的56%，壩址處年平均流量Q4.51×1011 m3.水利樞紐的主要任務包括防洪、發(fā)電、航運三方面在發(fā)電方面，三峽電站安裝水輪發(fā)電機組26臺，總裝機容量即26臺發(fā)電機組同時工作時的總發(fā)電功率P1.82×107 kW.年平均發(fā)電量約為W8.40×1010 kW·h，電站主要向華中、華東電網(wǎng)供電，以緩解這兩個地區(qū)供電緊張的局面閱讀上述資料，解答下列問題(水的密度1.0×103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2)(1)請畫出遠距離輸電的原理圖并在其上用相應的符號標明相應的物理量；(2)若三峽電站上、下游水位差按H100 m計算，試推導三峽電站將水流的勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率的公式并計算出效率的數(shù)值；(3)若26臺發(fā)電機組全部發(fā)電，要達到年發(fā)電量的要求，每臺發(fā)電機組平均年發(fā)電時間t為多少天？(4)將該電站的電能輸送到華中地區(qū)，輸電功率P14.5×106 kW，采用超高壓輸電，輸電電壓U500 kV，而發(fā)電機輸出的電壓約為U018 kV，要使輸電線上損耗的功率為輸送電功率的5%，求發(fā)電站的升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比和輸電線路的總電阻解析：(1)遠距離輸電的原理圖如圖所示(2)電站能量轉(zhuǎn)化的效率×100%67.1%.(3)依據(jù)P可知，每臺發(fā)電機組平均年發(fā)電時間t天192.3天(4)升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比由P1UI得I9.0×103 A又P損I2R5%×P1由以上各式解得R2.78 .答案：(1)(2)見解析(3)192.3天(4)9250278 課時作業(yè) 學生用書P99(單獨成冊)一、單項選擇題1下列關于高壓直流輸電的說法，正確的是 ()A高壓直流電可以經(jīng)過變壓器提升電壓后進行輸送B在輸送過程中直流輸電不考慮輸電線的電感對電流的影響C在輸送過程中直流輸電不考慮輸電線的電阻對電流的影響D直流輸電，用戶可以直接得到直流電解析：選B.現(xiàn)代的直流輸電，只有輸電這個環(huán)節(jié)使用高壓直流，發(fā)電、用電及升、降電壓仍然是交流，D錯誤；變壓器只能對交流起作用，對直流不起作用，A錯誤；在輸電功率大、輸電導線橫截面積大的情況下，對交流來說，感抗會超過電阻，但電感對直流就不會有影響，當然電阻對直流和交流是同樣有影響的，B正確，C錯誤2對于電能輸送的以下說法，正確的是()A輸送電能的基本要求是經(jīng)濟實惠B減小輸電導線上功率損失的唯一方法是采用高壓輸電C減小輸電線上電壓損失的唯一方法是增大導線的橫截面積D實際輸電時，要綜合考慮各種因素，如輸送功率大小、距離遠近、技術和經(jīng)濟要求等解析：選D.輸送電能的基本要求是可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟減少輸電線上的功率損失可采用高壓輸電，也可采用減小輸電線電阻，即增大傳輸導線橫截面積的方法，但不經(jīng)濟，且增加架設難度實際輸電時，要綜合考慮各種因素3如圖所示是遠距離輸電的示意圖，下列說法正確的是()Aa是升壓變壓器，b是降壓變壓器Ba是降壓變壓器，b是升壓變壓器Ca的輸出電壓等于b的輸入電壓Da的輸出電壓等于輸電線上損耗的電壓解析：選A.遠距離輸電先升壓，后降壓，選項A正確，選項B錯誤；由于輸電線上有電壓損耗，故a的輸出電壓等于b的輸入電壓與輸電線上損耗的電壓之和，選項C、D錯誤4用電器電阻值為R，距交變電源的距離為L，輸電線電流為I，電阻率為，要求輸電線上電壓降不超過U，則輸電線截面積最小值為()ABC D解析：選B.輸電線上電壓降UIR，其中R，則IU，得S，B正確5遠距離輸電的原理圖如圖所示， 升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2, 電壓分別為U1、U2，電流分別為 I1、I2，輸電線上的電阻為R.變壓器為理想變壓器，則下列關系式中正確的是()A BI2CI1U1IR DI1U1I2U2解析：選D.根據(jù)理想變壓器的工作原理得I1U1I2U2、.U2不是加在R兩端的電壓，故I2，而I1U1等于R上消耗的功率IR與下一級變壓器的輸入功率之和只有選項D正確6如圖為遠距離輸電示意圖，發(fā)電機的輸出電壓U1和輸電線的電阻、理想變壓器的匝數(shù)均不變，且n1n2n4n3.當用戶消耗的功率增大時，下列表述正確的是()A用戶的總電阻增大B用戶的電壓U4增大CU1U2U4U3D用戶消耗的功率等于發(fā)電機的輸出功率解析：選C.對兩個變壓器，所以，選項C正確；由能量守恒定律可知，發(fā)電機的輸出功率等于用戶消耗的功率和輸電導線消耗的功率之和，選項D錯誤；輸出電壓U1一定，U2也一定，當用戶消耗的功率P出增大時，負載增多，并聯(lián)支路增加，用戶的總電阻減小，P出IR負載，降壓變壓器的輸出電流I4增大，由知，降壓變壓器的輸入電流I3增大，即I2增大，則U3U2I2r減小，用戶的電壓U4減小，選項A、B錯誤二、多項選擇題7遠距離輸送交流電都采用高壓輸電，關于采用高壓輸電的優(yōu)點，下列說法正確的是 ()A可節(jié)省輸電線的材料B可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率C可減少輸電線上的功率損失D可降低輸電線上的電壓損失解析：選ACD.當輸電功率一定時，設為P，PIU，I是輸電電流，U是輸電電壓，設輸電導線電阻為R，則輸電線上的損耗為P損I2RR，U損IRR，要減小損耗有兩條途徑：增大輸電電壓U、減小輸電電線電阻；輸電距離是一定的，要減小輸電電線電阻只能增大電線橫截面積，這樣就多用材料，如果采用更高的電壓輸電，就不用加粗導線，亦可換用鋁等電阻率稍大、但價格低廉的材料，A、C、D正確8在電能輸電過程中，若輸電的電功率、輸電線的電阻一定，則在輸電線上損耗的電功率()A和輸電電壓的二次方成反比B和輸電電流的二次方成反比C和輸電線上的電壓降的二次方成正比D和輸電電流的二次方成正比解析：選ACD.輸電線上的功率損耗PI2R，電壓損耗UUUIR，輸電電流I，所以PI2RR.可見，在輸電功率P、輸電線的電阻R一定時，P與I2成正比，與U2成正比，與U2成反比故選ACD.9一臺發(fā)電機的最大輸出功率為4 000 kW，輸出電壓為4 000 V，經(jīng)變壓器T1升壓后向遠方輸電，輸電線路總電阻R1 k.到目的地經(jīng)變壓器T2降壓，負載為多個正常發(fā)光的燈泡(220 V60 W)若在輸電線路上損耗的功率為發(fā)電機輸出功率的10%，變壓器T1和T2的損耗可忽略，發(fā)電機處于滿負荷工作狀態(tài)，則()AT1原、副線圈的電流分別為103 A和20 ABT2原、副線圈的電壓分別為1.8×105 V和220 VCT1和T2的變壓比分別為150和401D有6×104盞燈泡(220 V60 W)正常發(fā)光解析：選ABD.由輸電線路上損耗的功率P400 kWIR可知輸電線中的電流I220 A，對于T1，有P1U1I1，可知I1103 A，T1的變壓比為n1n2I2I1150，選項A正確；根據(jù)P1P2U2I2，可知U22×105 V，輸電線上損失的電壓U損I2R2×104 V，則T2原線圈的輸入電壓為U3U2U損1.8×105 V，又燈泡正常發(fā)光，可知副線圈輸出電壓為U4220 V，T2的變壓比為n3n4U3U49 00011，選項B正確，C錯誤；根據(jù)U3I260n，解得n6×104(盞)，選項D正確三、非選擇題10某發(fā)電站的輸出功率為104 kW，輸出電壓為4 kV，通過理想變壓器升壓后向80 km遠處用戶供電已知輸電線的電阻率為2.4×108 ·m，導線橫截面積為1.5×104 m2，輸電線路損失的功率為輸出功率的4%，求：(1)升壓變壓器的輸出電壓；(2)輸電線路上的電壓損失解析：設每根輸電線的電阻為r，則r2.4×108× 12.8 ，理想變壓器，高壓輸出端功率P輸P0，P0為發(fā)電機功率(1)設升壓變壓器的輸出電壓為U輸，輸電線上電流為I，由線路損失可得2·I2rP損I A125 A，由P輸U輸I得U輸80 kV.(2)輸電線路上的電壓損失U損I·2r125×2×12.8 V3.2 kV.答案：(1)80 kV(2)3.2 kV11某一發(fā)電站輸出的電壓為220 V，輸出的電功率為44 kW，輸電線電阻為0.2 .(1)求用戶得到的電壓和電功率各是多少？(2)如果發(fā)電站用匝數(shù)比為110的變壓器將電壓升高，經(jīng)過同樣的輸電線后，再用匝數(shù)比為101的變壓器將電壓降低供給用戶，用戶得到的電壓和電功率各是多少？解析：(1)當發(fā)電站直接用220 V的電壓輸電時，輸電線路中的電流為I A200 A輸電線上損失的電壓和電功率分別為U損IR線200×0.2 V40 VP損I2R線2002×0.2 W8×103 W8 kW所以用戶得到的電壓和電功率分別為U用UU損220 V40 V180 VP用P總P損44 kW8 kW36 kW.(2)通過變壓器升壓、降壓后向用戶供電的電路圖如圖所示升壓變壓器的輸出電壓UU×220 V2 200 V輸電線中的電流I A20 A輸電線上損失的電壓和電功率分別為U損IR線20×0.2 V4 VP損I2R線202×0.2 W80 W降壓變壓器的輸入電壓U降UU損2 200 V4 V2 196 V所以此時用戶得到的電壓和電功率分別為U用U降×2 196 V219.6 VP用P總P損44 kW0.08 kW43.92 kW.答案：(1)180 V36 kW(2)219.6 V43.92 kW12有一臺內(nèi)阻為1 的發(fā)電機，供給一個學校照明用電，如圖所示，升壓變壓器的匝數(shù)比為14，降壓變壓器的匝數(shù)比為41，輸電線的總電阻R4 ，全校共22個班，每班有“220 V40 W”的電燈6盞，若保證全部電燈正常發(fā)光，則：(1)發(fā)電機輸出功率多大？(2)發(fā)電機電動勢多大？(3)輸電效率是多少？(4)若使用燈數(shù)減半并正常發(fā)光，發(fā)電機輸出功率是否減半？解析：(1)對降壓變壓器P2U2I2U3I3nP燈22×6×40 W5 280 W，而U2U3880 V，所以I2 A6 A對升壓變壓器U1I1U2I2IRU2I2(62×45 280) W5 424 W，所以發(fā)電機的輸出功率P出5 424 W.(2)因為U2U2I2R(8806×4) V904 V，所以U1U2×904 V226 V，又U1I1U2I2，所以I14I224 A，EU1I1r(22624×1) V250 V.(3)×100%×100%97%.(4)電燈減少一半時，nP燈2 640 W.I2 A3 A.所以P出nP燈I22R2 640 W32×4 W2 676 W發(fā)電機的輸出功率減小一半還要多，因輸電線上的電流減小一半，輸電線上功率的損失減小到原來的.答案：(1)5 424 W(2)250 V(3)97%(4)見解析18