關(guān)鍵詞：電能輸送;問題辨析;恒定電流;輸電電壓
電能的輸送是對電學(xué)知識的綜合運用,在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生常出現(xiàn)以下模糊認識或疑問:
1.以前學(xué)習(xí)恒定電流時,分析變化電路物理量的最基本出發(fā)點是電源電動勢E一定,那么分析電能輸送問題時什么量是一定的呢?
解析:這要分兩種情況:一是輸電線路給定時,則認為升壓變壓器和降壓變壓器的變壓比及線路電阻一定;二是研究電能的輸送和降低線損問題時,則一般默認發(fā)電廠(或發(fā)電機)發(fā)電功率一定。對這種情況,如果忽略發(fā)電機內(nèi)阻及變壓器的損耗,便有升壓變壓器的輸出功率一定。本文即是在此前提下闡述相關(guān)問題。
2.混淆“輸電電壓”與“輸電線兩端的電壓”。
解析:如圖1所示“,輸電電壓U輸”指的是發(fā)電廠升壓變壓器輸出的電壓,對應(yīng)的是圖2中虛線框電路的總電壓,而“輸電線兩端的電壓U線”指的是輸電線上的電勢降落,U線=I輸r線。必須注意的是U輸和U線對應(yīng)的對象不同,二者的關(guān)系是U線=U輸-U3(U3指降壓變壓器的輸入電壓)。
3.提高輸電電壓U輸后,根據(jù)歐姆定律I=UR,輸電線路電流I輸也應(yīng)該隨之增大,為什么卻是減小呢?
解析:我們知道歐姆定律I=UR成立的條件是純電阻電路,而事實上輸電線路中含有變壓器這個非純電阻元件,所以這個規(guī)律就不再適用。前面已經(jīng)提到本文是在默認升壓變壓器的輸出功率P輸一定的前提下分析問題,故分析輸電線路電流如何變化時,可以選圖2中虛線框中電路為研究對象,根據(jù)公式I輸=P輸/U輸可知:提高U輸時必有I輸減小。也可選輸電線為研究對象,應(yīng)有I輸=U線/r線(注意I輸≠U輸/r線),我們知道U線隨著U輸?shù)奶岣叨档?因U線=I輸r線,I輸=P輸/U輸),所以I輸也必然減小。
4.根據(jù)P=U2/R知:當(dāng)提高輸電電壓U輸后,輸電線損失功率P損應(yīng)該隨之增加,為什么會是降低的呢?
解析:應(yīng)用任何物理公式解決問題時都應(yīng)該明確研究對象�，F(xiàn)在分析的是輸電線的損失功率P損,研究對象當(dāng)然應(yīng)該是輸電線而不應(yīng)該是圖2虛線框中的電路,即P損≠U2輸r線,而應(yīng)是P損=U2線/r線,又U線=I輸r線,I輸=P輸/U輸,可得P損=P2輸/(U2輸)×r線。因r線和P輸皆為定值,可見P損與U輸2成反比,即U輸越高,P損將越小。
結(jié)束語:在這部分知識教學(xué)中要注重引導(dǎo)學(xué)生形成正確的思維模式,切忌亂撞。在分析解決物理問題時,必須明確研究對象和公式中每個字母的物理意義及使用條件,這是保證思路清楚、思維嚴謹?shù)年P(guān)鍵所在。很多同學(xué)感到物理難學(xué),其中一個主要原因就是研究對象不夠明確和亂套公式造成的。
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