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第三节课远距离输电
一、从发电站到用户的输电线路
远距离输电过程:发电机输出的电压通过变压器升高到几十万伏,然后进行远距离输电.当电能被输送到用电区域后,再用变压器将电压降低.
二、为什么要用高压输电
减小电能损失的方法有两种:(1)减小导线的电阻.(2)减小输电导线中的电流,即提高输电的电压.
三、直流输电:现代的直流输电,只有输电这个环节使用高压直流,发电、用电及升、降电压仍然是交变电流.
一、降低输电损耗的两个途径
[问题设计]
如图1所示,假定输电线路中的电流是I,两条导线的总电阻是r,在图中导线电阻集中画为r,输送功率为P,发电厂输出的电压为U.那么:
图1
(1)远距离大功率输电面临的困难是什么?
(2)输电线上功率损失的原因是什么?功率损失的表达式是什么?降低输电损耗的两个途径是什么?
(3)为什么远距离输电必须用高压呢?
答案 (1)在输电线上有功率损失.
(2)由于输电线有电阻,当有电流流过输电线时,有一部分电能转化为电热而损失掉了.这是输电线上功率损失的主要原因.
功率损失表达式:ΔP=I2r,所以降低输电损耗的两个途径为:①减小输电线的电阻r;②减小输电电流I.
(3)因为发电厂的输出功率P是一定的,由P=UI得,要减小输电电流I,必须提高输出电压U.
[要点提炼]
输电线上的电压损失和功率损失(设输电线上电阻为R,电流为I)
1.电压损失
输电线始端电压U与输电线末端电压U′的差值.ΔU=U-U′=IR.
2.功率损失
(1)远距离输电时,输电线有电阻,电流的热效应引起功率损失,损失的电功率ΔP=I2R.
(2)若输电线上损失的电压为ΔU,则功率损失还可以表示为ΔP=ΔU2R,ΔP=ΔU•I.
3.减小电压、功率损失的方法
(1)减小输电线的电阻
由R=ρlS可知,距离l一定时,使用电阻率小的材料,增大导体横截面积可减小电阻.
(2)减小输电电流I
由P=UI可知,当输送功率一定时,升高电压可以减小电流.
[延伸思考] 为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗?
答案 用电高峰期到用户家中的输电线电流I较大,输电线上损失的电压ΔU=IR较大,用户得到的电压U-ΔU变低,达不到额定电压,因此白炽灯灯光较暗.
二、远距离输电电路中的各种关系
[问题设计]
某发电站向远处送电的示意图如图2所示,其中各部分的物理量已在图上标注,在这个电路中包括三个回路.
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