解题思路:(1)水的重力势能的减小量和动能的减小量,整个减小的能量有75%转化为输入发电机的能量,根据能量守恒定律求出发电机的输出功率.
(2)根据输电线路上能量的损害,求出输电线上的电流,根据发电机输出功率和输出电压得出输出电流,通过原副线圈的电流比等于匝数之反比,求出升压变压器的匝数比.根据能量守恒得出降压变压器的输入功率,降压变压器输入功率与输出功率相等,根据输出电压得出输出电流,再根据电流表等于匝数之反比求出降压变压器的匝数比.
(1)水轮机的输出功率即发电机的输入功率,为:
P1=
0.75×(mgh+
1
2m
v22−
1
2m
v21)
t
=0.75ρQ(gh+
1
2
v22−
1
2
v21)
=0.75×103×10×(10×15+
1
2×25−
1
2×4)
=1.20375×106W,
发电机的输出功率:
P0=P1×80%=9.63×105W.
(2)输电示意图如图所示,发电机输出的电流:
I1=
P0
U1=
9.63×105
400=2407.5A
输电导线中的热损耗:
P耗=P0×5%=48150W,
输电线路中的电流:
I2=
P耗
R=
48150
20≈49.1A
所以升压变压器T1的原副线圈匝数比:
n1
n2=
I2
I1≈[1/49],
降压变压器T2的输出功率:
P=P0-P耗=48150W,
T2的输出电流:
I3=[P/U]=[48150W/220V]≈218.9A
点评:
本题考点: 远距离输电.
考点点评: 解决本题的关键知道原副线圈的电流比等于匝数之反比.以及知道发电机的输出功率等于电线上消耗的功率与用户得到的功率之和.