离心式清水泵图解:高中电学疑问

来源:百度文库 编辑:神马品牌网 时间:2024/05/11 13:05:49
上次我问了这样一个问题
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根据欧姆定律 I=U/R. 在同一段导体中,当然是同一段导体所以电阻是一定的.通过这段导体的的电流和加在它两端的电压成正比. 也就是说加在它两端的电压大了,通过这段导体的电流就大.加在它两端的电压小了,通过这段导体的电流就小.

但是在现实的输电技术中,可以通过升压变压器,让加在这段导体的电压很高,达到几万伏.同时通过的电流却很小.只有1安培. 同样我们可以利用降压变压器,让加在这段导体的电压比较小;只有400伏特. 但是通过这段导体的电流却可以达到25安培.
所以同样的一段导体当它的电阻不变时,并不是像欧姆定律说的那样.加在它上面的电压和电流成正比.就这个问题有懂的就说说看法.
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王志平老师作了解答,在这里表示感谢.但是对于王老师的解答我还有不明白之处.一下是王老师的解答:

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远距离输电时,升压变压器升压后的电压并不是全部加在输电线上的,因为此时输电线与降压变压器串联,绝大部分电压是加在降压变压器上的,对输电线,欧姆定律U(损)=IR仍然成立,通常将输电线两端的电压叫电压损失。至于电压升高,电流减小,其不变因素是输送的电功率,由P=IU可知,当输电电压升高时,输送同样功率需要的电流减小,反之,输电电压低时,输电电流就大,这跟欧姆定律无关。
你要注意欧姆定律I=U/R中各物理量的对应关系,U是加在电阻(导体)R两端的电压,I是通过电阻R的电流。
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但是我的疑问是:
王老师说高压线上的电压是大部分是加在与这部分电路串联的降压变压器上的.
但是我们如果把从升压变压器变出来的高压电直接用这根导线连接.不接其他的耗电设备.那么怎么解释呢?

当然有的人会说这样做导线会马上烧毁,或者把变压器烧毁.但是这个只是个担心.只要外电路这跟导线和变压器里面的线圈足够粗的话.不会烧毁的.

我作过试验.我用电线直接连接过1.5v电池的两个极,一段时间后电池和导线都没有损坏.我还把复读机的变压器变出来的12v电压的变压器输出口的两个极直接碰在一起.当然刚在一起碰的时候有火花.但是连接上后过了一段时间后,电线和变压器是好的.只不过有点发烧.

在一个孤立的元件上,电压和电流和电阻的关系是适用欧姆定律的。
由于欧姆定律是理论上的,对应于现实还要考虑很多其他的因素。
比如你做的实验,电池如果从理论上来说一个导线连接了两极,电流可以达到无穷大,但是,导线是有电阻的,更重要的是电池也有内部电阻,随着电能的消耗内部电阻逐渐增大电流就更小了。
12V变压器和上说是相同的。不过内阻并不随着电能消耗而减少。
长距离输电的时候,为了减少线路损耗和节约成本才使用高电压输电。
例如,如果在发电侧10000W的能量,线路电阻是1欧,发电端电压是10000V,电流1A,在负载侧将得到9999V,1A的电能。
如果发电端电压为1000V,电流如果达到10A才能有10000W的能量,线路消耗电压将要达到10V,负载端得到990V,10A,9900W。

升压变压器变出来的高压电直接用这根导线连接.不接其他的耗电设备,有的人会说这样做导线会马上烧毁,或者把变压器烧毁,这话不对,我是搞电力的,如果你有兴趣,我建议你大学去学电力,升压变压器变出来的高压电直接加到导线上,这事常有,就是线路检修后恢复供电的时候或者线路刚投运的时候,当然要先合上线路一侧开关,让线路充上电压,这时线路另一侧开关没合上,线路是有电压而无负荷,当然设计时已考虑过线路的承受问题,这主要是开关合上的过电压和线路的电压容升问题,这两个问题都可以写一本书,如你学了电力专业会学到的,其他的看王志平老师的就行了,另外,你用电线连接电池两级会把电池短路,很快就放电完毕,电池很快就用光了,把复读机的变压器变出来的12v电压的变压器输出口的两个极直接碰在一起结果也一样,因为电源可理解成无穷的,考虑的就是短路时设备的承受问题,“电线和变压器是好的.只不过有点发烧”,^_^,它们设计时大概考虑过有人会这样做吧?所以把它们设计得裕度很大?!但我想经常这样搞还是会把机器弄坏。

如果你真不怕烧毁的话,建议你去做一下这个实验:
0.先请示你的父母。
1.把你家的保险丝换成较粗的铁丝。
2.用较粗的导线把插座上的火线和零线连接起来。

导线的电压并不高,I=U/R中的U是电压,电压是什么?电压不是绝对值,说电压时,要说某点间的电压,电压是两点间的电势差。

回到你提的问题上,降压变压器的主绕组有很多圈,对于交流电来说有很大的感抗,导线又正好与他串联,导线两端并没有多大的电压差。

王志平老师的解释是正确的。我给你举个例子解释一下,再回答你的问题。
一个接在220V电压上的灯泡,灯丝两端的电压是220V,如果他的电阻是220欧,则他的电流是I=U/R=220/220=1A,P=IU=1A*220V=220W.如果可能,把电压升为440V,则电流为440V/220欧=2A,功率P为440×2=880W,是原来的4倍,也就是说,同一个用电器(电阻一定),功率的变化是电压(电流)变化的平方倍。我说的是 功率和电压的关系,电压和电流的关系从上面你也可以看出来?

在电力网中,变压器,电线,用电器组成一个闭合的环路。上面单纯讨论的是用电器。现在说说前两者。

一根500千米的导线,他的电阻是一定的,当通过的电流大时,他的两端的电压就高,电流低时,两端的电压就低。如果导线的电阻是10欧,电流是100A,那么电线上的电压就是10欧×100A=1000V,损耗功率就是1000V×10A=10千瓦。如果用1A的电流,导线的损耗功率就是100W.你认为是大些还好是小些好呢?

变压器的损耗 功率和 导线的损耗功率计算方法是一样的。

上面是单独讨论的结果。如果把他们连接在一起,情况入下:

变压器输出电压:500KV..........................250KV
变压器输出电流:100A...........................200A
变压器输出总功率:50000KW......................50000KW
变压器电阻: 1欧...............................1欧
变压器损耗功率:(1欧×100A)×100A=10KW.........40KW(功率的变化是电压变化的平方倍)

导线电阻:10欧..................................10欧
导线电压:10欧×100A=1000V....................2000V
导线损耗功率:1000V×100A=100KW................400KW

总损耗功率:10+100=110KW.....................440KW
用电器可用功率:50000-110=49890KW............49660KW

如果降低输电电压,则计算数据如上右:可以看出高压输电的好处:可以显著降低线路的无用损耗。

如果用导线直接连接变压器,则50000KW的电能全部加在导线上,导线能不发烧到融掉吗?

至于你的电池和你的12V变压器,那是因为他们的功率只有那么大。又能作什么呢?

变压器将电压升高或降低与欧姆定律不冲突。在高中你学过变压器的原理,变压器的电压比等于线圈的匝数比。将电压升高多少倍,线圈的匝数就要比初级线圈多多少倍。也就是说电源的内电阻增加多少倍.因此电流也就减小了多少倍。所以将电压升高了电流就减小了。(变压器是有铁芯的线圈对交流电有感抗,在交流电源中内电阻不只是导线的电阻。)同样电压降低多少倍,线圈就要减小多少倍,电源的内电阻减小了多少倍,电流就大了,拆开变压器,你就会看到,在升压变压器中,初级线圈少而粗,次级线圈多而细。降压变压器则相反。根据功率=电压X电流,变压器并没有将功率变大。由于存在线圈导线的电阻而小于输入功率。
将电池短路是因为电池的电压低,电池的内阻较大即使短路也不会有很大的电流。所以不会损坏。如果将铅蓄电池短路情况就不一样了。蓄电池的内阻很小,能提供很大的电流,用导线短路导线就会烧毁。汽车用畜电池能提供几百安培的电流。
复读机的变压器功率小其内阻也较大,短路电流也不会很大,在短时间内不会损坏,只是温度上升较快。时间长就会损坏。