高三物理輸電主要包括以下內容:
1. 輸電方式:輸電過程中常采用的輸電方式有直流輸電和交流輸電。其中,交流輸電又分為三相交流輸電和單相交流輸電。
2. 輸電線路:輸電線路是輸電的重要部分,包括架空線路和電纜線路。其中,架空線路由導線、絕緣子、桿塔、接地裝置等部分組成,而電纜線路則主要用于高壓、超高壓和特高壓輸電。
3. 輸電原理:在輸電過程中,發電廠產生的電流流經升壓變壓器后,通過輸電線傳輸到遠方。降壓變壓器將電流降壓至家庭和企業用電設備能夠使用的電壓,從而完成電能輸送。
4. 輸電損耗:在輸電過程中,由于導線電阻的存在,電流會有一部分能量轉化為熱能損耗。隨著輸電電壓和導線材料的不同,損耗的大小會有所不同。
5. 輸電距離和電壓損失:輸電距離的遠近會導致電壓損失,影響到用電設備的正常工作。因此,需要根據實際情況選擇合適的輸電方式。
6. 直流輸電的優點和限制:直流輸電具有控制靈活、無感抗等優點,但也存在無法輸送可見的交流電、造價較高、不能利用感應電動機等限制因素。
7. 交流輸電的功率因數調整:調整交流輸電系統的功率因數,可以提高電網的質量,降低無功損耗。
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題目:某市擬建一座大型火力發電廠,已知該市用電需求為每年1億度。為了減少環境污染,該市決定采用高壓輸電技術,將發電廠輸出電壓提高到原來的兩倍,同時采用截面積為2mm^{2}的銅導線作為輸電線。已知原來輸電線的電阻為R_{0},輸電線路的總長度為L。求:
(1)輸電線路損耗的功率;
(2)輸電線路損耗的功率占輸入功率的比例。
解答:
(1)輸電線路損耗的功率為:P_{損} = I^{2}R_{線} = \frac{P_{總}}{U_{總}} \cdot \frac{U_{總}}{R_{線}} \cdot R_{線} = \frac{P_{總}^{2}R_{線}}{U_{總}^{2}}
其中,I為輸電線中的電流,U_{總}為輸電線路的總電壓。
根據題意,輸電線路的總電壓為原來的兩倍,即U_{總} = 4U_{原}。
原來輸電線的電阻為R_{0},則輸電線路損耗的功率為:P_{損} = \frac{P_{總}^{2}R_{線}}{(4U_{原})^{2}} = \frac{P_{總}^{2}}{64R_{線}}
(2)輸電線路損耗的功率占輸入功率的比例為:\frac{P_{損}}{P_{總}} = \frac{\frac{P_{總}^{2}}{64R_{線}}}{\frac{P_{總}}{U_{原}}} = \frac{U_{原}^{2}}{64R_{線}} = \frac{1}{64\pi^{2}\rho L^{2}}
其中,\rho為銅導線的電阻率。
答案:(1)輸電線路損耗的功率為原來的四分之一。
(2)輸電線路損耗的功率占輸入功率的比例為\frac{1}{64\pi^{2}\rho L^{2}}。