Untuk mencari kuasa hilang dalam kabel: cari arus dahulu dengan I = P ÷ V, kemudian kehilangan dengan P(hilang) = I² × R. Menaikkan voltan penghantaran merendahkan arus dan oleh itu mengurangkan kehilangan dengan banyak.
Pelajaran ini menggunakan nisbah daripada menggunakan nisbah pengubah dan idea a.u. daripada arus ulang-alik. Ia sebahagian daripada aruhan dan pengubah.
Mengapa voltan tinggi mengurangkan kehilangan?
Kuasa yang disampaikan oleh talian ialah P = I × V. Untuk menghantar kuasa yang sama pada voltan lebih besar, arus boleh lebih kecil. Kabel mempunyai rintangan, jadi ia menjadi panas, dan kuasa terbazir sebagai haba ialah I² × R.
Oleh sebab arus dikuasaduakan, arus separuh mengurangkan kehilangan kepada suku. Mendarab voltan dengan 10 mengurangkan arus kepada satu persepuluh dan kehilangan kepada satu perseratus.
Tiga langkah
- Arus dalam talian: I = P ÷ V.
- Kuasa hilang: I² × R, dengan R rintangan kabel.
- Bandingkan: nyatakan kehilangan sebagai peratusan kuasa yang dihantar jika diminta.
Contoh berlangkah
Sebuah stesen janakuasa fiksyen menghantar 50 kW melalui kabel dengan jumlah rintangan 4.0 Ω. (Data contoh rekaan.) Bandingkan penghantaran pada 500 V dan pada 10 000 V.
Pada 500 V:
Arus = 50 000 ÷ 500 = 100 A.
Kehilangan = 100² × 4.0 = 10 000 × 4.0 = 40 000 W = 40 kW.
Peratusan hilang = 40 000 ÷ 50 000 × 100 = 80%.
Pada 10 000 V:
Arus = 50 000 ÷ 10 000 = 5.0 A.
Kehilangan = 5.0² × 4.0 = 25 × 4.0 = 100 W.
Peratusan hilang = 100 ÷ 50 000 × 100 = 0.2%.
Semak: voltan naik 20 kali, jadi arus turun 20 kali dan kehilangan turun 20² = 400 kali. Memang 40 000 ÷ 100 = 400. Jika anda mahu melihat bagaimana pembundaran jawapan akhir memberi kesan, penerang had dan pembundaran boleh membantu.
Kesilapan yang perlu diawasi
Kerja yang salah: kehilangan = V² ÷ R = 500² ÷ 4.0 = 62 500 W.
Pelajar menggunakan voltan bekalan seolah-olah ia merentasi kabel. Hasilnya lebih besar daripada 50 kW yang dihantar, dan itu mustahil.
Pembetulan: gunakan I² × R, dan pastikan arus datang daripada P ÷ V dahulu. Semakan pantas ialah kehilangan tidak boleh lebih besar daripada kuasa yang dihantar.
Semak kendiri
Cuba soalan ini, kemudian buka setiap jawapan.
1. Sebuah talian membawa 20 kW pada 2000 V melalui kabel berintangan 2.0 Ω. Cari kuasa hilang.
Tunjukkan jawapan
I = 20 000 ÷ 2000 = 10 A. Kehilangan = 10² × 2.0 = 200 W.
2. 20 kW yang sama dihantar pada 400 V melalui kabel yang sama. Cari kuasa hilang dan peratusan kuasa yang dihantar.
Tunjukkan jawapan
I = 20 000 ÷ 400 = 50 A. Kehilangan = 50² × 2.0 = 2500 × 2.0 = 5000 W. Peratusan = 5000 ÷ 20 000 × 100 = 25%.
3. Voltan penghantaran dinaikkan 4 kali bagi kuasa dan kabel yang sama. Berapa kali kehilangan jatuh?
Tunjukkan jawapan
Arus jatuh 4 kali. Kehilangan bergantung pada I², jadi ia jatuh 4² = 16 kali.
Ke mana selepas ini
Kini anda mempunyai kesemua lima kemahiran dalam topik ini. Uji semuanya bersama dalam set latihan aruhan dan pengubah, kemudian kembali ke gambaran keseluruhan topik.
Menggabungkan beberapa langkah dalam keadaan peperiksaan ialah tempat latihan berpandu paling membantu. Guru kami mengusahakannya dalam tuisyen Fizik dalam talian satu dengan satu.