高中物理《电能的输送》教案6.docVIP

电能的输送 新知识课 3月4日 教学目标： 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）知道什么是输电线上的功率损失和如何减少功率损失。 （3）知道什么是输电导线上的电压损失和如何减少电压损失。 （4）理解远距离输电要用高压。 过程与方法： 培养学生阅读、分析、综合和应用能力。 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P与U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. 教学过程： 新课导入： 需要电能的地方分布很广，而电站相对来说比较集中，因此要把电站的电能向外输送，有的需要输送到很远的地方，这就涉及电能的输送问题。用导线把电源和用电设备连起来，就可以输送电能了，这是电能的一个突出优点。那么，电能在输送过程中要注意哪些问题呢？ 新课教学： 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。 保质，就是保证电能的质量——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。 我们重点讨论怎样减少输电过程中的电能损失。 （一）输电线的功率损失： 1、任何输电线都有电阻，存在功率损失。 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。 设输电电流为I，输电线电阻为R，则输电线上的功率损失为： 设输送的电功率为P，输电电压为U，输电线的总长度为l，横截面积为S，电阻率为ρ，则输电电流为。输电一电阻为。 输电线上的功率损失可表示为。 2、减少功率损失的方法： （1）减少输电线的 R： ①减小输电线长度：由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小来减小R。 ②减小电阻率ρ：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料。 ③增大导线的横截面积S：这要多耗费金属材料，增加成本；同时输电线太重也会给架设 工作带来很大的困难。 实际上，有时即使把横截面积增大到什么惊人甚至做不到的程度，也不能把功率损失降低到要求的范围以内。我们可计算一下，把功率为200kW的电能用铝导线输送到10km以外的地方，要使功率损失为输送功率的10%，用110V的电压输电，导线的横截面积大约需要96000mm2，显然太粗。 （2）减小输电电流： ①减小输送功率P：在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的。 ②提高输电电压U：在输送功率P一定，输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输电线上的功率损失降为原来的1/n2倍。 采用高压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施。 在上面的例子中，如果其他条件不变，把输电电压提高100倍，即用11kV的电压输电， 导线的横截面积大约只需9.6 mm2。 （二）输电线的电压损失： 由于输电导线有电阻，电流通过输电导线时，会在线路上产生电势降，致使输电线路末端的电压U’比起始端电压U要低。这个差值为输电线的电压损失。 1、电压损失：输电线路始端电压U跟末端电压U′的差值，称为输电线路上的电压 损失，； 2、造成电压损失的因素： （1）输电线电阻造成电压损失。 （2）输电线的感抗和容抗造成的电压损失。交流通过输电导线时，由于自感电动势阻碍电流的变化，会产生感抗。导线架在空中，和大地这一导体之间构成电容器，存在容抗。 高中阶段计算时只考虑输电线电阻所造成的电压损失。 3、减少输电线上电压损失的方法： （1）用增大输电导线的截面积来减小电阻，对低压照明电路有效，对高压输电线路效果 不佳。 （2）减小输电电流I：在输送电功率不变的情况下，提高输电电压是有效的措施。 根据以上分析，采用高压输电，以减小输电线上的电流，是减小功率损失和电压损失最有效、最经济的措施。 当时输电电压也不是越高越好，电压越高，对输电线绝缘的要求越高，线路修建费用就会增多。输电电压越高，变压器上的电压也越高，对变压器的要求也相应提高。实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近技术和经济要求等，依照不同情况选择适合的输电电压。 如果输送功率比较大，输电距离比较远，就要采用较高的电压输电。电压低了，势必要加大导线的横截面积。如果输送功率不太大，距离也不太长，就不必要用太高的电压输电。电压高了反而增加花在绝缘上的费用，而且导线因机械强度的限制又不能太细。 目前我国远距离送电采用的电压有110kV、220kV和330kV，输电干线已经采用500 kV的超高压、西北电网的电压甚至达到750 kV。 （三）电网供电： 一般发电机组输出的电压在十千伏上下，不符合远距离送电的要求。因此，要在发电站内用升压变压器升压后