2019-2020年高中物理 模塊要點(diǎn)回眸 第20點(diǎn) 遠(yuǎn)距離輸電問題的處理思路及基本關(guān)系 教科版選修3-2.doc

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2019-2020年高中物理 模塊要點(diǎn)回眸 第20點(diǎn) 遠(yuǎn)距離輸電問題的處理思路及基本關(guān)系 教科版選修3-2 1．遠(yuǎn)距離輸電的處理思路 對(duì)高壓輸電問題，正確畫出輸電過程示意圖并在圖上標(biāo)出各物理量．按“發(fā)電機(jī)→升壓變壓器→遠(yuǎn)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(jī)”的順序一步一步進(jìn)行分析． 2．遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個(gè)基本關(guān)系(以圖1為例) 圖1 (1)功率關(guān)系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P損＋P3. (2)電壓、電流關(guān)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． 當(dāng)輸送功率一定時(shí)，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(duì)點(diǎn)例題　采用遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，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(dāng)使用U＝5 kV的電壓輸電時(shí)，測得安裝在輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)處的兩只電能表一晝夜示數(shù)相差4 800 kWh. (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(yīng)使有多高的電壓向外輸電？ 解題指導(dǎo)　(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＝I2r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′)＝5001030.02 W＝1104 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(jié)　處理遠(yuǎn)距離輸電需要注意的問題 (1)線路損耗問題 計(jì)算遠(yuǎn)距離輸電有關(guān)線路功率損耗問題時(shí)，應(yīng)注意不同公式中各物理量的含義及對(duì)應(yīng)性，如P損＝I2R線，公式改為P損＝，電壓U指什么電壓才無誤？用升壓變壓器的副線圈電壓或用降壓變壓器原線圈電壓都是錯(cuò)誤的，必須對(duì)應(yīng)加在導(dǎo)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(dǎo)線的電流I2或I3. (2)輸電、配電問題 解答有關(guān)遠(yuǎn)距離輸電的問題時(shí)，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(shí)，最好畫一個(gè)簡單的輸電線路示意圖，將各部分電流、電壓、功率分別標(biāo)在圖上，這樣就很容易找到它們之間的關(guān)系，為順利解答問題提供方便． 如圖2是遠(yuǎn)距離輸電的示意圖，交流發(fā)電機(jī)E的輸出電壓經(jīng)升壓變壓器升壓后，由電阻為R的輸電線向遠(yuǎn)方輸電，到達(dá)用戶端時(shí)再用降壓變壓器降壓供用戶使用，設(shè)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(fù)載連接的總開關(guān)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(fù)載連接的總開關(guān)S斷開后，線路上的電壓損失達(dá)到最大 C．S閉合，用戶的用電器增多時(shí)，輸電線上的功率損失增大 D．S閉合，用戶的用電器增多時(shí)，用戶得到的電壓降低 答案　ACD 解析　遠(yuǎn)距離輸電示意圖如下 (1)從圖中可看出功率之間的關(guān)系是： P1＝P1′，P2＝P2′，P1′＝Pr＋P2 (2)電壓之間的關(guān)系是： ＝，＝，U1′＝Ur＋U2； (3)電流之間的關(guān)系是： ＝，＝，I1′＝Ir＝I2. 無負(fù)載時(shí)，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(cuò)誤；當(dāng)用戶用電器增多即負(fù)載功率變大時(shí)，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．