高压送电一定能减少输电线上的能量损耗吗

来源 :中学物理·高中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Augustin413
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  电能从发电厂经过输电线送达用户,为减少由于输电线的发热而损失的电能,根据损耗功率ΔP=I2r,在一定限度内减小电阻r的同时,重点考虑如何大幅度减小输电线电流I.那么,为什么高压送电就能减少损耗功率呢?只要是提高送电电压就一定能减少损耗功率吗?在这里有必要进行更深入的探讨.
  1教材中的分析有前提——保证输送功率不变
  查阅现行各种版本的教科书,分析思路基本一致,“由P=UI可知,在保证输送功率不变的前提下,只有提高输电的电压,才能减小输电电流.这就是通常采用高压进行远距离输电的道理.”
  ΔP=I2r=(PU)2r,输电电压提高到原来的10倍,损耗功率减小到原来的1100,节能效果明显.
  以上分析容易被学习者理解和接受,但结论的成立有一个前提条件,就是“保证输送功率不变”.而在生产生活实际应用中,往往是输出决定输入,或用户功率和损耗功率的大小决定了输送功率的大小,也就是说输送功率不一定保持不变.看来可以从其它的角度分析高压送电对损耗功率的影响.
  2确保用户功率P用一定,采用高压送电,损耗功率ΔP和输送功率P如何变化?
  如图1所示,假定输电线路中的电流是I,用户端电压是U,发电厂输出电压为U0,两条输电导线的总电阻为r.
  有P用=IU=I(U0-Ir),即P用=-I2r IU0.
  对上式整理得I2-U0rI P用r=0,
  解得I=U02r-U204r2-P用r,
  此式不易看出电流I随输送电压U0变化的单调性.
  下面分析损耗功率ΔP与输送功率P的比值k=ΔPP,即损耗功率占整个输送功率的百分比,这里称为损耗率k,如果k值减小也能说明减少了输电线上的能量损耗.
  k=ΔPP=I2rIU0=IrU0,
  将上面电流的表达式代入,得
  k=ΔPP=12-14-P用rU20,
  显然,U0增大,损耗率k减小.又因P=ΔP P用,即P=kP P用,整理后得P=P用1-k.
  可以看出k减小时,P减小,而ΔP=P-P用,所以ΔP也减小.
  结论:确保用户功率P用一定,采用高压送电,损耗功率ΔP和输送功率P均减小,损耗率ΔPP也减小.
  3在输电设备和用户的用电器均不变的情况下,采用高压送电,损耗功率ΔP、输送功率P和用户功率P用如何变化,是否能减少能量损耗呢?
  远距离输电装置如图2所示,发电厂输出电压一定,升压变压器和降压变压器均是理想变压器.不改变降压变压器和用电器的情况下,当S由2改接为1时,导致输送电压U0增大.
  现在用假设法判断输电线上电流的变化情况.
  U0增大时,设电流I减小,由于n3n4,有I用减小、U用减小、U减小,那么U0=U Ir,得U0减小.这与条件U0增大相矛盾,所以“电流I减小”是不可能的!
  U0增大时,设电流I增大,由于n3n4=I用I,有I用增大、U用增大、U增大,那么U0=U Ir也增大,与假设条件相同!所以有结论:U0增大时,设电流I增大.可知这时损耗功率ΔP、输送功率P和用户功率P用均增大.
  这种情况下达到减少能量损耗的目的了吗?
  由于ΔP、P用、P三者均增大,这时不能只用ΔP的具体数值变化情况来讨论是否“减少能量损耗”的问题了.下面分析损耗功率占整个输送功率的百分比(损耗率)的变化.
  k=ΔPP=I2rIU0=IrU0,
  即ΔPP=IrIr n3n4·I用·R用=IrIr (n3n4)2·I·R用
  =rr (n3n4)2·R用.
  说明ΔPP与输送电压U0的大小无关,为一常量,相对来看能量损耗情况不变.
  结论:在输电设备和用户的用电器均不变的情况下,只改变输送电压时,不能改变损耗功率占整个输送功率的百分比,也就是不能起到减少能量损耗的作用.
  4教学建议
  (1)通过对上面三种情况的分析可知,“高压送电减少输电线上的能量损耗”是有条件的,所以教学中不要让学生形成这样的认识,“提高输送电压就一定能减少输电线上的能量损耗”,而是要视具体情况而论.教学的根本目的在于教会学生分析问题的方法,而不是单纯记住某个具体结论.
  (2)在“远距离输电”一节的教学中,建议引导学生在判断是否减少了能量损耗时,可以从“损耗功率ΔP的具体数值变化”和“损耗功率占整个输送功率的百分比”两个角度来思考和分析,可类比于实验中的用绝对误差和相对误差进行误差分析.当然,为了减少了能量损耗,减小输电线上的电流和电阻永远是考虑问题的思路或出发点.
其他文献
《赤壁赋》入选多种版本的中学语文教材,具有巨大的艺术魅力。不少教师和专家都对此探讨有加,本文试图在前人的基础上,从人与社会、人与自然、人与内心等三个角度,再度走入东
议论文写作训练是语文学科发展学生思维能力的重要途径。在写作教学淡化文体的当下,应讲究议论文的文体规范,在"规范"中训练思维的严谨;同时,帮助学生学习并运用"归纳推理""
在“动量和能量”这一模块中会遇到这样一种模型,两个光滑的小球A、B,将轻弹簧连接并使弹簧处于原长,某一时刻给A球一瞬时速度,则以后A、B两球和弹簧将一起在光滑水平面边压缩拉伸边向前运动,形成好玩的“毛毛虫”模型,现在我就结合几道简单的小题来剖析一下“毛毛虫”模型的运动过程及运动过程中的能量、动量特点,掌握了这种模型,很多看似复杂的习题都会变得有规律.先看一道例题:  例已知水平面光滑,弹簧处于原长
期刊
【摘 要】 初中是学生真正开始学习英语的阶段。在教学中恰当地运用情感化教学能够有效地提升课堂教学效果,而且能够提升学生的素养。  【关键词】 初中英语 情感化教学模式 教学实践  初中英语教育教学的实质是教师与学生在思想上的沟通与交流,教师在授课的过程中,是将自己情感和思想传递给学生的过程;而学生在听课的过程,则是潜移默化接受教师情感熏陶的过程。心理学研究表明,人的情感活动具有极大的行为驱动作用,
电压是形成电流的原因.电路中的电流大小用字母I表示,在某段时间t内流过导体某一横截面积的电量为Q,则电路中电流为I=Qt.在恒定电流电路中,电路中的电流大小和方向保持不变,因此,电路中流过的电量的计算可以用Q=It来计算.对纯电阻电路,电功(即电热)可以用W=UIt=I2Rt来计算,电功率(即热功率)可以用P=UI=I2R来计算,这都是学生非常熟悉的公式.  在学习了电磁感应现象以后,学生接触到了
期刊
小角度下单摆运动是简谐运动.这里就简谐运动证明给出一种新的方法,试图解决学习过程中遇到的困惑,并就小角度下势能表达式的得出过程小量取舍问题,尝试作理论阐释.  1简谐运动证明
期刊
<正>教授毛泽东的《沁园春·长沙》,有一个重点也是难点的问题是始终绕不开的,那就是梳理文本的行文思路。笔者认为,抓住"怅寥廓,问苍茫大地,谁主沉浮"便能纲举目张,豁然开朗
【摘 要】 导入是一堂课的开端,如同戏剧的序幕,在初中英语教学中,巧妙且有效的课堂导入能够激发学生的学习兴趣和求知欲,能够营造良好的教学氛围,提高课堂教学效果。因此,英语教师要掌握课堂导入的原则和有效方法,争取使教学取得事半功倍的效果。  【关键词】 初中英语 课堂导入 原则 方法  俗话说:“良好的开端是成功的一半。”课堂教学中的开端就是导入,有效的课堂导入就像钢琴家弹奏的第一个旋律,如果乐声悦
题目如图1,光滑绝缘水平面上有两只完全相同的金属球A、B,带电量分别为-2q与-q.现在使它们以相同的初动能E0(对应的动量大小为p0)开始相向运动且刚好能发生接触.接触后两小球
期刊
【摘 要】 言语听辨轨迹理论模型是一种先进的听力训练方法,教师可以把言语听辨轨迹理论模型应用到听力教学中,让英语听力教学变得更加富有效率。  【关键词】 言语听辨轨迹理论模型 初中英语 听力教学  人们常说,要学好英语必须从“听说读写”四个方面进行训练,其中听力被放在首位,说明人们都意识到听力训练是学习英语最重要的环节。言语听辨轨迹理论模型是一种训练听力的理论,它是指语言的构成由词汇、重音、语群、