如图8-7所示,甲、乙两地相距$L$,单根输电线每千米的电阻是$R_0$。现输电线某处发生了短路,请你设计一个确定短路位置的方案。

图8-7
图8-7
答案
解:
实验方案如下:
1. 所需器材:电源、电流表、电压表、开关、导线若干。
2. 测量步骤:
① 在甲地操作,将乙地的输电线接口全部断开,把甲地的两根输电线端点与电源、电流表、开关串联组成闭合电路,将电压表并联在电源两端。
② 闭合开关,记录电流表的示数$I$、电压表的示数$U$。
3. 推导计算:
根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$,得到从甲地到短路位置的往返两段输电线的总电阻为:
$R=\frac{U}{I}$
已知单根输电线每千米的电阻是$R_0$,则两段输电线的总长度为:
$s_{\mathrm{总}}=\frac{R}{R_0}=\frac{U}{I R_0}$
因此短路位置距离甲地的距离为:
$s=\frac{1}{2}s_{\mathrm{总}}=\frac{U}{2 I R_0}$
最终计算得到的$s$,就是短路位置到甲地的距离,由此可确定短路的具体位置。
实验方案如下:
1. 所需器材:电源、电流表、电压表、开关、导线若干。
2. 测量步骤:
① 在甲地操作,将乙地的输电线接口全部断开,把甲地的两根输电线端点与电源、电流表、开关串联组成闭合电路,将电压表并联在电源两端。
② 闭合开关,记录电流表的示数$I$、电压表的示数$U$。
3. 推导计算:
根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$,得到从甲地到短路位置的往返两段输电线的总电阻为:
$R=\frac{U}{I}$
已知单根输电线每千米的电阻是$R_0$,则两段输电线的总长度为:
$s_{\mathrm{总}}=\frac{R}{R_0}=\frac{U}{I R_0}$
因此短路位置距离甲地的距离为:
$s=\frac{1}{2}s_{\mathrm{总}}=\frac{U}{2 I R_0}$
最终计算得到的$s$,就是短路位置到甲地的距离,由此可确定短路的具体位置。
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