我们生活在电的时代.电能的广泛使用.使电能的社会需求日趋紧张.节约电能.提高能源的利用率是一个在国民经济中具有重要战略意义的问题.改造和淘汰陈旧的设备.采用高压输电是节约能源的重要措施.其电站与用户间距离为10km.输送的电功率为6.0×104kW.每米输电导线的电阻为1.8×10
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分析 (1)根据输送功率P=UI求出输电电流,再计算出输电导线电阻,根据P=I2R可得输电线上减少的电功率;
(2)根据欧姆定律求出导线的总电阻,由此求出导线的长度,再根据导线是两根从而确定出短路的位置离电站的距离;
(3)小鸟双脚站在高压线上时,小鸟与两脚间输电线并联,先求出长5cm输电线的电阻,根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出小鸟两端的电压,再根据欧姆定律求出通过小鸟的电流,根据通过小鸟的电流很小判断出小鸟不会触电死亡的原因.
解答 解:
(1)采用高压输电时,输送功率不变,由P=UI可得提高输电电压前后导线上的电流:
I1 =P输送U1=6.0×104×103W1.0×105V=600A,
I2=P输送U2=6.0×104×103W3.0××105V=200A,
每米输电导线的电阻为1.8×10-3Ω,电站与用户间距离为10km,输电电线有两根,
所以电站与用户间输电导线的电阻:R=1.8×10-3Ω/m×10×103m×2=36Ω,
由P=I2R可得输电线上减少的电功率:
△P=P1-P2=I12 R-I22R=(600A)2×36Ω-(200A)2×36Ω=1.152×107W;
(2)由I=UR可得,短路的位置与电站间导线的电阻:
R′=UI=3V0.5A=6Ω,
短路的位置与电站间导线的长度:L=6Ω1.8×10−3Ω/m=103×103m,
则短路位置离电站的距离:s=12L=12×103×103m≈1.67×103m;
(3)由题可知,小鸟与两脚间的输电线并联,
长5cm输电线的电阻:R线′=1.8×10-3Ω/m×5×10-2m=9×10-5Ω,
并联电路中各支路两端的电压相等,由1小题可知提高输电电压后的电流I=200A,
由I=UR可得:
U鸟=U线′=IR线′=200A×9×10-5Ω=1.8×10-2V,
通过小鸟的电流:
I鸟=U鸟R鸟=1.8×10−2V104Ω=1.8×10-6A=1.8μA,
由此可知,通过小鸟的电流很小,所以小鸟不会触电死亡.
小鸟两脚间的导线与小鸟是并联的,干路电流为200A,计算时小鸟两脚间导线上的电流取值近似等于干路中的电流.
答:(1)输电线路损耗的电功率减少了1.152×107W;
(2)短路的位置离电站的距离为1.67×103m;
(3)通过小鸟的电流很小,所以小鸟不会触电死亡;计算时小鸟两脚间导线上的电流取值近似等于干路中的电流.
点评 本题考查了电功率公式和并联电路的特点以及欧姆定律的应用,计算输电线的电阻时要注意输电线为双股,小鸟双脚站在高压线上时小鸟与两脚间输电线为并联.
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