如图为供电设备向居民楼输电的示意图.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)若输电线的总电阻为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:(1)通过输电线的电流:I===100A;
(2)输电线上损失的电压:U损=IR=100A×0.2Ω=20V,
输电设备输出电压:U输=U用户+U损=220V+20V=240V;
(3)输电线上损失的电功率:P损=IU损=100A×20V=2000W;
(4)由P=I2R可知,导线上损失的功率与电流的平方和导线的电阻有关.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.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小,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的功率的目的.
答:(1)通过输电线的电流是100A;
(2)若输电线的总电阻为0.2Ω,则供电设备的输出电压为240V;
(3)输电线上损失的电功率为2000W;
(4)增加导线的横截面积或尽量用铜线代替铝线.
解析分析:(1)利用P=UI求输电线的电流;
(2)利用U=IR求出输电线上损失的电压,再加上用户的电压就是输电设备输出电压;
(3)利用P=UI求输电线的损耗功率;
(4)根据P=I2R可知,要减小输电线路损失的电功率,可以通过减小电阻达到目的,再根据影响电阻大小的因素联系生活实际进行解答.
点评:本题考查了学生对欧姆定律、电功率公式的掌握和运用,关键是公式及其变形的灵活运用,解题过程中要注意单位的换算.