发电机和电能输送

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一、 发电机

1. 发电机的原理

闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，在电路中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应，所产生的电流叫做感应电流.

发电机就是根据上述原理制成的.

2. 发电机的构造

发电机的构造，如图1所示，由定子和转子两部分组成，包括磁极、线圈、铜环、电刷等.

3. 交流电

周期性改变电流大小和方向的电流叫做交流电，发电机产生的电流是交流电.

周期和频率是用来表示交流电特点的两个物理量，我国供生产和生活用的交流电的周期是0.02s，频率是50Hz，其意义是发电机线圈转一周用0.02s，即1s内线圈转50周.因为线圈每转一周电流方向变化两次，所以频率是50Hz的交流电电流方向每秒钟改变100次.

4. 发电机是把机械能转化为电能的机器

发电机有两种，一种是旋转线圈式，另一种是旋转磁极式.

二、 电能的输送

1. 输送电能的过程

输送电能的过程如下图2所示：发电站升压变压器高压输电线降压变压器用电单位.

2. 高压输电的原理

输电要用导线，导线有电阻，远距离输电时，导线很长，电阻大，电流通过很长的导线要发出大量的热.所以，输电时，必须设法减小导线发热损耗.

如何减小导线发热呢？由焦耳定量Q=I2Rt，减小发热Q有以下三种方法：一是缩短输电时间t，二是减小输电线电阻R，三是减小输电电流I.哪种方法能被实际使用呢？第一种方法等于停电，没有实际价值.第二种方法从材料、长度、粗细三方面来说都有实际困难.第三种办法是减小输电电流，若电流减小一半，损失的电能就降为原来的四分之一，这种方法是有效的、可行的.

但是从另一方面讲，输电就是要输送电能，输送的功率必须足够大，才有实际意义.所以，电流减小了，输送的功率不能减小.

怎样才能满足上述两个要求呢？根据公式P=UI，要使输电电流I减小，而输送功率P不变（足够大），就必须提高输电电压U.

所以说通过高压输电可以保证在输送功率不变的情况下，减小输电电流来减小远距离输送电的电能损失.

3. 变压器能把交流电的电压升高（或降低）

在发电站都要安装用来升压的变压器，实现高压输电.但是我们用户使用的是低压电，所以在用户附近又要安装降压的变压器.

高压电输送到用电区附近时，为什么要把电压降下来？一是为了安全，二是用电器只能用低电压.

三、 典型例题

例1在如图3所示的发电机工作原理图中，放在水平方向磁场中的矩形线圈逆时针方向转动，当转动到甲图位置时，由于线框___________磁感线，因而电路中________，当转到乙、丁两图的位置时，由于ab边切割磁感线的方向____________，因而外电路中的电流方向______________.

分析 当线框转到图甲位置时，线框ab的运动方向水平向左，线框cd的运动方向水平向右，都和磁感线的方向平行，因而此瞬间，两线框都不切割磁感线，不产生感应电流.

当转到图乙位置时，ab边的运动方向竖直向下，转到图丁的位置时，ab边的运动方向竖直向上，切割磁感线的方向正好相反，因而在图乙位置时，电流经A流出，而在图丁位置时，电流经A流入，即在外电路中是交流电.

解 依次填写：不切割；无电流；相反；相反.

例2一座水电站输出的电功率是4800kW，输电线电压是220kV，若输电线总电阻为0.5Ω，那么输电线路损失的电功率是多少？如果改用10kV的电压输电，输电线路上损失的电功率是多少？

分析根据输送功率和输电电压，算出输电电流，即可用公式P=I2R算出输电线上的损失功率.

解当用220kV电压输电时，线路中的电流

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