如图为供电设向居民楼输电的示意图.
(一)如果供电设备的输出电压为220V,在夏季晚上7:00-9:00的用电高峰期,某用户标有“220V?40W”的灯泡发光比平时暗,经检测发现灯泡两端的实际电压只有198V.不考虑灯泡电阻的变化.求:
(l)输电线上损失的电压;
(2)灯泡的实际功率.
(二)若居民楼用户用电器两端的实际电压必须保证为220V,当居民楼内用户用电器消耗的总功率为22kw时,求:
(1)通过输电线的电流是多大?
(2)若输电线的总电阻力0.2Ω,则供电设备的输出电压为多大?
(3)输电线上损失的电功率为多大?
(4)为了减少输电线上损失的电功率,用学过的物理知识说明可采取的改进方法(答出一种方法即可).
网友回答
解:(一)(1)输电线上损失的电压:
U损=U-UL=220V-198V=22V.(2)灯泡的电阻:
,
灯泡的实际功率:
.(二)(1)通过输电线的电流:
.(2)输电线的损耗功率:
P损=I2R=(100A)2×0.2Ω=2000W,
输出功率:
P输=P+P损=22000W+2000W=24000W,
输出电压:
.(3)输电线的损耗功率:
P损=I2R=(100A)2×0.2A=2000W.
(4)减小输电线的电阻,换用较粗的导线或改变输电线的材料(例如:铝线换成铜线).解析分析:(一)(1)电线与家庭并联支路串联,根据串联电路的电压关系求解;(2)知道灯的铭牌,利用电功率的公式求灯丝电阻;(3)求出灯的实际电压,利用电功率的公式求灯的实际电功率.(二)(1)利用P=UI求输电线的电流;(2)利用P=I2R求输电线的损耗功率、输出功率,再利用P=UI求输出电压;(3)利用P=I2R求输电线的损耗功率;(4)由P损=I2R可知,减小输电线损失的电功率时,为保障用户的用电器正常工作,I不能减小,只能减小R线,而R线随导线长度的变短而变小,随横截面积变大而变小,还跟材料有关.因居民楼到供电设备间距离不能变短,所以导线的长度不能变短,减小输电线的电阻应换用较粗的导线或改变输电线的材料(例如:铝线换成铜线),从而达到减小输电线损失功率的目的.点评:本题考查了学生对欧姆定律、电功率公式(P=UI、、P=I2R)的掌握和运用,涉及到实际功率的求法.本题关键是把家庭并联支路当做一个用电器与导线串联去分析.