Question

我市陽邏電廠三期擴(kuò)建工程完工后，其發(fā)電機(jī)組的總輸出功率將達(dá)到2.4×10⁶kW，成為華中地區(qū)最大火力發(fā)電廠之一．
（1）發(fā)電機(jī)的工作原理是什么？如果該發(fā)電機(jī)組一年輸出電能1.2×10¹⁰kW?h，發(fā)電機(jī)組一年工作的總時間為多少小時？
（2）如果某發(fā)電機(jī)每發(fā)出1度電，要消耗熱值為3.0×10⁷J/㎏的標(biāo)準(zhǔn)煤0.4㎏，該發(fā)電機(jī)的效率為多大？
（3）若電廠通過供電系統(tǒng)用220V的恒定電壓給小剛家所在的離電廠較遠(yuǎn)的小區(qū)供電，某天小剛發(fā)現(xiàn)自家“220V100W”的白熾燈工作10min時，消耗電能為4.86×10⁴J，已知小剛家進(jìn)戶線上裝有一空氣開關(guān)，當(dāng)電流達(dá)到20A時，空氣開關(guān)自動“跳閘”，他家此時允許消耗的最大電功率為多大？（不考慮溫度對電阻的影響）

Answer 1

（1）發(fā)電機(jī)的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象
由題意所知，W=1.2×10¹⁰kWhP=2.4×10⁶kW
根據(jù)P=

W

t

得到t=

W

P

=

1.2×1010kW

2.4×106kW

=5×103h
（2）完全燃燒0.4千克煤所放出的熱量Q=qm=3.0×10⁷J/㎏×0.4㎏=1.2×10⁷J，W_有=1kWh=3.6×10⁶J
發(fā)電機(jī)的效率η=

W

Q

×100%=

3.6×106J

1.2×107J

×100%=30%
（3）根據(jù)題意：10min=600s  燈泡的實際電功率P_實=

W

t

= 

4.86×104J

600s

=81W
根據(jù)P=UI I=

U

R

得P=

U2

R

P_額=

U 2額

R

P_實=

U 2實

R

可得出：

U 2額

P額

=

U 2實

P實

，U實=

U 2額 P實 P額

=

(220v)2×81W 100W =

198v
P=UI=198v×20A=3.96×10³W
答：（1）發(fā)電機(jī)的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象；發(fā)電機(jī)組一年工作的總時間為5×10³小時；
（2）發(fā)電機(jī)的效率為30%；
（3）消耗的最大電功率為3.96×10³W．