電能的輸送教案設(shè)計(jì)
電能的輸送教案設(shè)計(jì)
【要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)】
1．本節(jié)內(nèi)容重點(diǎn)是：輸電線上損失電能的原因和輸電線上損 失的電能的計(jì)算。本節(jié)內(nèi)容難點(diǎn)是：輸電系統(tǒng)的“輸電電壓”、“用戶 得到的電壓”和輸電線上“損失的電壓”三者的區(qū)別與聯(lián)系。
2．遠(yuǎn)距離輸電電路圖如圖5－5－ 1所示：
若輸電線電阻R，輸電功率為P，輸電電壓U１，則輸電導(dǎo)線的電流I2=P/U1，
輸電導(dǎo)線上的電壓降（電壓損失）U損=I2R=PR/U1，
輸電導(dǎo)線上的功率損耗P損=I22R =U額2/R=P2R/U12
【范例精析】
例1、發(fā)電機(jī)的輸出電壓為220V，輸出功率為44W，每條輸電線電阻為0 .2Ω，求用戶得到的電壓和電功率各是多少？如果發(fā)電站先用變壓比為1：10的升壓變壓器將電壓升高，經(jīng)同樣輸電線路后，再經(jīng)過(guò)10：1的降壓變壓器降壓后供給用戶，則用戶得到的電壓和電功率又各是多少？
分析與解答：輸送電路原理圖如圖5-5-2。
發(fā)電站輸出的功率P出是一定的,當(dāng)以220伏的電壓輸出時(shí),輸出電流應(yīng)該是：
I=P出/U出=44000W/220V=200A
兩條輸電線路的總電阻為0.4Ω,則導(dǎo)線上損失的電功率為：
P損=I2r=(200A)2×0.4Ω=16W
用戶得到的電功率為P=P出-P損=44W-16W=27W
在導(dǎo)線上損失的電壓為: U損=I2r=200V×0 .4Ω＝80V．
用戶得到的電壓為：U=U出-U損=220V-80V=140V
如果用1：10的變壓器將電壓升高到2200V后再輸送出去，則輸出電流為：
I=P出/U出=44000 W/2200V=20A
P損=I2r=(20A)2×0.4Ω=160W
用戶得到的電功率為P=P出-P損=44W-160W=43.83W
在導(dǎo)線上損失的電壓為: U損=I2r＝20V×0.4Ω＝8V．
加到用戶端變壓器上的電壓為：U=U出-U損=2200V-80V=2192V
經(jīng)過(guò)變壓器降壓后輸送給用戶的電壓為：219.2V．
例2、一個(gè)小型水力發(fā)電站，發(fā)電機(jī)輸出電壓U0=250V，內(nèi)電阻可以忽略不計(jì)，最大輸出功率為P=30W，它通過(guò)總電阻R線=2．0Ω的輸電線直接向遠(yuǎn)處的居民區(qū)供電。設(shè)居民區(qū)所有用電器都是額定電壓U用=220V的白熾燈，總功率為P用=22W，不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化。
（1）當(dāng)居民區(qū)的電燈全部使用時(shí)，電燈兩端的電壓是多少伏 ?發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出的電功率多大?
�。�2）若采用高壓輸電，在發(fā)電機(jī)端用升壓變壓器，在用戶端用降壓變壓器，且不計(jì)變壓器和用戶線路的損耗。已知用戶變壓器的降壓比為40：1，當(dāng)全部用戶電燈正常發(fā)光時(shí)，輸電線上損耗的功率多大?
解 析：（1）如圖5-5-3，
P用=U用2/R用=2.2Ω，
I=U0/(R用+R線)=250/4.2=5 9.5（A）
U燈=IR用≈130.9V≈131V
P輸=U0I=14880W≈14.9W
�。�2）如圖5-5-4，P用=U4I4, U4=220V, I4=110A
I3/I4=n4/n3, I3=I4/40=2.5A
∴P損=I32R線=12.5W
拓展：關(guān)于電能輸送問(wèn)題，應(yīng)詳細(xì)作出輸送原理圖，分析電路特點(diǎn)，認(rèn)真仔細(xì)解題。
【能力訓(xùn)練】
1、在電能輸送過(guò)程中，若輸送的電功率一定，則在輸電線上損失的電功率：（ACD ）
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．和輸電線中電流強(qiáng)度的平方成正比
2、輸電線的電阻共計(jì)r，輸送的電功率為p，輸電電壓為U，則用戶能得到的電功率是：（B ）
A. P B.P－(P/U)r C.I2R D. (P/U)r
3、用6600V和220V兩種電壓輸電，若輸送的功率和輸電線的電阻相同，則低壓輸電線與高壓輸電線上損失功率之比是（B ）
A. 1：900 B. 900：1
C. 1：30 D. 30：1
4、一個(gè)小水電站輸出電功率為205 O
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