2019_2020学年高中物理第2章交变电流第7节远距离输电课后提能训练粤教版选修3_2202003160252
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【知识点详解】 1. **交流输电的基本概念**:交流输电是电力系统中常见的电能传输方式,其中电压损失是由导线的电阻、感抗和容抗共同引起的。这三者都会导致电能在传输过程中转化为热能或其他形式的能量损失。 2. **功率损失与电压的关系**:根据公式P=UI和P=I^2R,输电电压越高,电流I就越小,从而在电阻R上损失的功率ΔP=I^2R也会减少。因此,提高输电电压可以有效地减少输电线上的功率损耗。 3. **变压器的工作原理**:理想变压器的原、副线圈的电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,即U1/U2=n1/n2和I1/I2=n2/n1。在远距离输电中,通常使用升压变压器将电压升高,以减小电流并降低损耗,然后在用户端使用降压变压器将电压降至适合使用的水平。 4. **输电电压的调整与损耗**:若要增大损耗功率ΔP,需保持功率P和电阻R不变,根据公式ΔP=I^2R,可以通过降低输电电压U来实现。题中提到的案例中,为了使损耗功率增大4倍,输电电压应变为原来的1/2,即110kV。 5. **高压输电的优点**:高压输电可以显著降低输电线上的功率损失(由I^2R引起),同时减少导线截面积,节省材料成本。此外,输电电压的提高并不改变交流电的频率,因为频率由发电机决定,不会因电压变化而变化。 6. **用户负荷变化的影响**:当用户开启更多用电器时,负载增加,降压变压器的输出电流增大,导致输电线上的功率损失和电压降增大。同时,升压变压器的次级电压U2保持不变,但降压变压器的初级电压U3会降低。 7. **功率损失与参数的关系**:输电线上损失的功率ΔP=ηP=I^2r,而功率P=UI,综合这两个公式可以得到ηU^2=Pr。由此可知,当功率P和线路总电阻r固定时,提高输电电压U可以有效地减小功率损失η。 8. **变压器的选择**:对于100kW的发电功率,要满足输电线上不超过5%的功率损失,首先计算出输电线上的允许电流,再根据输电电压需求计算升压变压器的匝数比,最后根据用户端电压需求计算降压变压器的匝数比。 9. **变压器与电动机的应用**:理想变压器的原副线圈电压与电流之间的比例关系,以及电动机的功率计算。电动机的输入功率等于输出功率和发热功率之和,电动机的输出功率等于电动机两端电压乘以工作电流,减去电动机内部发热功率。 本节内容涉及了交流电的传输、电压损失、变压器工作原理、高压输电的优势、用户负荷变化对输电系统的影响、以及变压器和电动机在实际应用中的计算问题。这些知识点在高中物理学习中至关重要,对于理解和分析电力系统的运行具有基础性作用。
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