电能的输送教案.doc

第三节 电能的输送　　【教学目标】　　一、知识与技能 1．知道“便于远距离输送”是电能的优点　　2．知道电能输送过程中有功率损失和电压损失，理解降低这两种损失的途径　　3．知道输电过程的几个环节，并能够画出示意图，根据示意图会进行简单的计算　　4．了解电网供电的优点　　5．了解输电的新技术　　二、过程与方法　　1．通过阅读、思考与讨论，提高学生分析解决实际问题的能力　　2．通过理论探究与演示实验验证相结合，培养学生的科学研究方法　　三、情感态度与价值观 体会物理知识在生产、生活中的巨大作用，激发学生学好知识投身祖国建设的热情　　 【教学重点】　 　1．理解高压输电是减少功率损失和电压损失的切实可行的措施　　 2．输电过程示意图中各物理量之间的关系　　 【教学难点】　　 1．区别输电线上损失的功率和输电功率；输电线上损失的电压和 输电电压　　 2．利用输电过程示意图进行简单的计算 【教学方法】　　自学、讨论、交流、演示实验 【教学过程】 　 一、学生自学 　下发《学案》一份，学生根据《学案》上的问题有目的地阅读课文 并尝试回答《学案》上的问题，期间老师可巡视指导，大约用时15分钟。

《学案》内容： 1．为什么存在远距离输电问题？  2．输送电能的基本要求是什么？  3．什么是输电线上的功率损失？　 4．减小输电线上的功率损失有几种途径？这几种途径如何能够实现？哪一种更有效？哪一种切实可行？　 5．除功率损失以外，输电线上还有什么损失，用问题4中的减少功率损失的有效方法能有效减少这种损失吗？  6．在实际输电过程中，输电电压是不是越高越好呢？目前我国常用的远距离输电电压有哪几种？  7．下图为远距离输电的示意图，输电过程包括哪几个部分？完成各物理量之间关系的填空1）对于理想变压器，；，2）对于理想变压器；    ；    ；     ；；    　（3）输电线上损失的电压U线=I线·R线  输电线上损失的功率P线=I线2·R线=      =        （4）由电路关系可得：I2=I线=I3；U2-   =U3；P2-   =P3  （5）注意区别：  输电电压U2与输电线上损失的电压U线，二者关系为            输电功率P2与输电线上损失的功率P线，二者关系 为            8．利用以上示意图完成下列问题的计算。

在某次远距离输电过程中，电厂发电机输出的总功率为，输出电压为，输电线路的总电阻为，线路上损失的功率为输送功率的，用户得到的电压为，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少？ 9．采用电网供电的优点有什么？ 二、讨论、交流、实验验证  请同学回答《学案》上的问题，并组织同学之间讨论、交流，必要时进行实验验证 1．在讨论问题4时给出下面这个问题以体会增大横截面积来减小电阻的不可行性：　　把200 KW的电能用铝导线输送到10 km以外，使用110 V电压输电，导线上的功率损失达到10%，已知铝的电阻率为，则输电线的直径约为多大？（约为35 cm）　　2．问题7的部分答案为：　（3）P线=I线2·R线= U线·I线 = U线2/R线　（4）U2-U线=U3；P2- P线=P3（5）输电电压U2与输电线上损失的电压U线的关系为U线=R线　　输电功率P2与输电线上损失的功率P线的关系为P线=R线 3．问题7中 U2-U线=U3；P2- P线=P3这两个关系对于学生而言较抽象，因此从理论层面上解释以后，再用演示实验验证，实验中所用器材的电路图如下：　　电路正常工作后，用交流电压表分别测出Uab和Ucd，读出交流电流表的示数I，验证Uab - 2IR1 =Ucd和IUab - 2I2R1 =IUcd是否成立。

　　4．问题8的答案为；，可以利用电压之比，也可以利用电流之比三 、例题分析例1、发电机的输出电压为220V，输出功率为44KW，每条输电线电阻为0.2Ω，求用户得到的电压和电功率各是多少？如果发电站先用变压比为1：10的升压变压器将电压升高，经同样输电线路后，再经过10：1的降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和电功率又各是多少？分析与解答：输送电路原理图如图5-5-2发电站输出的功率P出是一定的,当以220伏的电压输出时,输出电流应该是：　 　I=P出/U出=44000W/220V=200A 　　两条输电线路的总电阻为0.4Ω,则导线上损失的电功率为：　 P损=I2r=(200A)2×0.4Ω=16kW 　　用户得到的电功率为P=P出-P损=44kW-16kW=27kW 　　在导线上损失的电压为: U损=I2r=200V×0.4Ω＝80V．　　用户得到的电压为：U=U出-U损=220V-80V=140V 　　如果用1：10的变压器将电压升高到2200V后再输送出去，则输出电流为：　 I=P出/U出=44000W/2200V=20A　　　 P损=I2r=(20A)2×0.4Ω=160W 　　用户得到的电功率为P=P出-P损=44kW-160W=43.83kW 　　在导线上损失的电压为: U损=I2r＝20V×0.4Ω＝8V．　　加到用户端变压器上的电压为：U=U出-U损=2200V-80V=2192V 　　经过变压器降压后输送给用户的电压为：219.2V． 例2、一个小型水力发电站，发电机输出电压U0=250V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm=30kW，它通过总电阻R线=2．0Ω的输电线直接向远处的居民区供电。

设居民区所有用电器都是额定电压U用=220V的白炽灯，总功率为P用=22kW，不计灯丝电阻随温度的变化1）当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少伏?发电机实际输出的电功率多大?（2）若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗已知用户变压器的降压比为40：1，当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大? 解析：（1）如图5-5-3，P用=U用2/R用=2.2Ω， I=U0/(R用+R线)=250/4.2=59.5（A） U灯=IR用≈130.9V≈131V P输=U0I=14880W≈14.9kW （2）如图5-5-4，P用=U4I4, U4=220V, I4=110A I3/I4=n4/n3, I3=I4/40=2.5A ∴P损=I32R线=12.5W 拓展：关于电能输送问题，应详细作出输送原理图，分析电路特点， 认真仔细解题四、课堂总结 　1．理解在输电功率一定的情况下，提高输电电压，可以减少输电线上的功率损失和电压损失 2．输电过程示意图及各部分关系五、作业布置 导学案上的相关题目课后反思：。