选择性必修 第二册 · 人教版
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14 电能的输送

免费读1251字2024-07-22

  老师:同学们好,今天我们要讨论的课题是电能的输送。为什么要输送电能呢?本着就地取材的原则,我们的发电厂多建在能源聚集的地方,风力发电多建在风力资源丰富的西部地区,水利发电要建设在河流旁,而需要用电的地方却是很多的。尤其是城市,用电量较大,却往往离发电厂很远,这就需要输送电能。怎样才能输送电能呢?你是不是已经想到了,用导线把用户和发电厂连接在一起,就能实现电能的输送。与煤炭、石油等能源需要大量的运输工具相比,电能的输送更加的方便,这是它突出的优点。输送电能主要有三个要求,可靠、保质和经济。可靠是指要保证供电线路能够可靠的工作故障少。保质是要保证电能的质量,即电压和频率的稳定,电压过高或者过低,频率不稳定,用电器都无法正常的工作,还可能损坏经济。是指输电线路建造和运行的费用要低,电能的损耗少。今天我们就重点来讨论如何在输电过程中减少电能的损耗。让我们先想一想是什么可能导致电能的损耗。对了,由于输电线上不可避免地存在电阻,我们可以把它集中的化为一个,当电流通过电阻的时候,会产生焦耳热,从而导致了电能的损耗。我们通过一个小实验来模拟一下,这里我们用小灯泡代表用户,用电阻箱代表输电线用户。离发电厂越远,输电线上的电阻就越大,让我们一起来感受一下。

  老师:可见,随着输电距离的增加,由输电线电阻导致的损耗是不可以忽略的。假设输电线的电阻是r,通过它的电流是i,你能很快地写出输电线上的功率损失吗?对了,根据焦耳定律,p损等于i方乘以r。可见有两个途径可以减少电能的损耗,一是减小输电线上的电阻,二是减小通过输电导线中的电流。这就是我们今天要讨论的第一个问题。

  老师:降低输电损耗的两个途径。让我们一一来分析一下,怎样减小输电线的电阻。对了,电阻定律告诉我们,r等于UL比上s,所以我们可能有三个途径减小输电线的电阻。第一,减小row。我们可以采用电阻率较小的材料来制作输电导线,例如铜或者是铝。有同学说老师银的电阻率更小,可是银太贵重了,不满足经济的要求。这张图片展示的就是一种用于远距离书店的钢心铝角线,它是由多股线搅合而成的,它的中间是钢芯,机械强度较大,不易拉断。周围是铝线。铝不仅电阻力较小,它的密度也比较小,用它制作的输电线不易过重,有利于线路的架设。第二,减小l可是输电线的长度往往是由输电距离决定的,不能随意更改。第三,增大s及增大导线的横截面积。现在让我们来做一个小计算,把功率为200千瓦的电能用铝线送到10千米外的地方,如果用220伏的电压输电,并且使功率损失为输送功率的10%。旅线的横截面积应该为多大?在计算以前,我们需要先理清两个问题,首先,输送功率200千瓦指的是什么功率?其次,书电压220伏又是谁两端的电压?在输电过程中,输送功率指的是发电厂输出的总功率,它既包括了用户得到的功率,也包括了在输电线上的功率损失。而输电电压指的是发电厂两端的电压,根据

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