高中物理《电能的输送》教案2.docVIP

第五章 交变电流 5．5 电能的输送 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程。 2．知道降低输电损耗的两个途径。 3．了解电网供电的优点和意义。 （二）过程与方法 通过思考、讨论、阅读，培养学生阅读、分析、综合和应用能力 （三）情感、态度与价值观 1．培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度。 2．介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情。 ★教学重点 找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可减少功率与电压损失。 ★教学难点 理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU。 ★教学方法 自学讨论法、阅读法、讲解法。 ★教学工具 投影仪、投影片 ★教学过程 （一）引入新课 师：人们常把各种形式的能（如水流能、燃料化学能、核能）先转化为电能再进行传输，这是因为电能可以通过电网来传输，那么电能在由电厂传输给用户过程中要考虑什么问题？这节课我们就来学习远距离输电的知识，请同学们认真仔细地阅读教材，回答老师提出的下列问题（屏幕上打出）。 生：阅读并展开激烈的讨论。 （二）进行新课 1．降低输电损耗的两个途径 师：输送电能的基本要求是什么？ 生：输送电能的基本要求是：可靠、保质、经济。可靠，是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。保质，就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。经济是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。 师：远距离大功率输电面临的困难是什么？ 生：在输电线上有功率损失。 师：输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低输电损耗的两个途径是什么？ 生1：由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了。这是输电线上功率损失的主要原因。 生2：设输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失为ΔP=I2r. 生3：根据功率损失的表达式ΔP=I2r可知，要减少输电线上的功率损失，有两种方法：其一是减小输电线的电阻；其二是减小输电电流。 师：如何减小输电线的电阻呢？ 生：根据电阻定律可知r=ρ，要减小输电线的电阻r，可采用下述方法： ①减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线. ②减小输电线的长度l不可行，因为要保证输电距离. ③增加导线的横截面积，可适当增大横截面积。太粗不可能，既不经济又架设困难。 师：如何减小输电线中的电流呢？阅读并回答教材49页“思考与讨论”中的问题。 生：在输电功率一定的条件下，根据P=UI可知，要减小输电线中的电流I，必须提高输电电压U，这就是采用高压输电的道理。 师：以上两个途径中，哪一个对于降低输电线路的损耗更有效？举例说明。 生：采用高压输电。在输电电流一定的情况下，线路电阻减为原来的一半，线路中损耗的功率减为原来的。在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，线路中的电流减为一半，而损耗的功率减为原来的。 师：大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求，怎么办？而到达目的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？ 生：在发电机处用升压变压器升高电压，在用户处用降压变压器降低电压. 师：投影片展示我国远距离高压输电情况及远距离高压输电的原理。如下图所示。 设发电机的输出功率为P，则功率损失为 ΔP=I22R 用户得到的功率为P用=P-ΔP. 输电线路上的电压损失为：ΔU=I2R，则U3=U2-ΔU. 师：目前，我国常用的远距离输电采用的电压有哪几种？ 生：有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采用500 kV的超高压，西北电网正在建设750kV的线路。 师：是不是输电电压越高越好？为什么？ 生：不是。电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。 2．电网供电 师：采用电网供电的优点是什么？ 生：可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能源的输送成本，获得最大的经济效益。同时，电网可以减少断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。 3．例题精讲 （投影例题） 例 某交流发电机输出功率为5×10.5 W，输出电压为U=1.0×10.3 V，假如输电线的总电阻R=10 Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U=380 V. （1）画出输电线路的示意图（下图）。（标明各部分的符号） （2）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（使用的变压器是理想变压器） 解析：引导学生画出电路。 引导学生写出各部分关系式 U∶U1=n1∶n2 I2∶I1=n1∶n2 U2∶U用=n1′∶n2′ I3∶I2=n1′∶n2′ U1=U损+U2 P=P损+P用户 P损=I22·R 解：I1=