電能的輸送教案設計

2024-05-12

電能的輸送教案設計

　　【要點導學】

　　1．本節內容重點是：輸電線上損失電能的原因和輸電線上損失的電能的計算。本節內容難點是：輸電系統的“輸電電壓”、“用戶得到的電壓”和輸電線上“損失的電壓”三者的區別與聯系。

　　2．遠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，則輸電導線的電流I2=P/U1，

　　輸電導線上的電壓降（電壓損失）U損=I2R=PR/U1，

　　輸電導線上的功率損耗P損=I22R =U額2/R=P2R/U12

　　【范例精析】

　　例1、發電機的輸出電壓為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？如果發電站先用變壓比為1：10的升壓變壓器將電壓升高，經同樣輸電線路后，再經過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。

　　發電站輸出的功率P出是一定的,當以220伏的電壓輸出時,輸出電流應該是：

　　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

　　經過變壓器降壓后輸送給用戶的電壓為：219.2V．

　　例2、一個小型水力發電站，發電機輸出電壓U0=250V，內電阻可以忽略不計，最大輸出功率為P=30W，它通過總電阻R線=2．0Ω的輸電線直接向遠處的居民區供電。設居民區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，不計燈絲電阻隨溫度的變化。

　　（1）當居民區的電燈全部使用時，電燈兩端的電壓是多少伏 ?發電機實際輸出的電功率多大?

　　（2）若采用高壓輸電，在發電機端用升壓變壓器，在用戶端用降壓變壓器，且不計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，當全部用戶電燈正常發光時，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：關于電能輸送問題，應詳細作出輸送原理圖，分析電路特點，認真仔細解題。

　　【能力訓練】

　　1、在電能輸送過程中，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．和輸電線中電流強度的平方成正比

　　2、輸電線的電阻共計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、一個小水電站輸出電功率為205 O

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