人教版選修11 高壓輸電 第1課時 教案.doc

3.5高壓輸電教學目標 1知識與技能：（1）知道“便于遠距離輸送”是電能的優(yōu)點，知道輸電過程。（2）知道降低輸電損耗的兩個途徑。（3）了解電網(wǎng)供電的優(yōu)點和意義。2過程與方法：通過思考、討論、閱讀，培養(yǎng)學生閱讀、分析、綜合和應用能力3情感、態(tài)度與價值觀：（1）培養(yǎng)學生遇到問題要認真、全面分析的科學態(tài)度。（2）介紹我國遠距離輸電概況，激發(fā)學生投身祖國建設的熱情。教學重點、難點1重點：找出影響遠距離輸電損失的因素，使學生理解高壓輸電可減少功率與電壓損失。2難點：理解高壓輸電原理，區(qū)別導線上的輸電電壓u和損失電壓u。教學方法：自學討論法、閱讀法、講解法。教學過程 1引入新課人們常把各種形式的能（如水流能、燃料化學能、核能）先轉化為電能再進行傳輸，這是因為電能可以通過電網(wǎng)來傳輸，那么電能在由電廠傳輸給用戶過程中要考慮什么問題？這節(jié)課我們就來學習遠距離輸電的知識，請同學們認真仔細地閱讀教材，回答老師提出的下列問題2進行新課（1）降低輸電損耗的兩個途徑輸送電能的基本要求是什么？輸送電能的基本要求是：可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟?？煽?，是指保證供電線路可靠地工作，少有故障和停電。保質(zhì)，就是保證電能的質(zhì)量，即電壓和頻率穩(wěn)定。經(jīng)濟是指輸電線路建造和運行的費用低，電能損耗小。遠距離大功率輸電面臨的困難是什么？在輸電線上有功率損失。輸電線上功率損失的原因是什么？功率損失的表達式是什么？降低輸電損耗的兩個途徑是什么？由于輸電線有電阻，當有電流流過輸電線時，有一部分電能轉化為電熱而損失掉了。這是輸電線上功率損失的主要原因。設輸電電流為i，輸電線的電阻為r，則功率損失為p=i2r.根據(jù)功率損失的表達式p=i2r可知，要減少輸電線上的功率損失，有兩種方法：其一是減小輸電線的電阻；其二是減小輸電電流。如何減小輸電線的電阻呢？根據(jù)電阻定律可知r=，要減小輸電線的電阻r，可采用下述方法：減小材料的電阻率.銀的電阻率最小，但價格昂貴，目前選用電阻率較小的銅或鋁作輸電線減小輸電線的長度l不可行，因為要保證輸電距離.增加導線的橫截面積，可適當增大橫截面積。太粗不可能，既不經(jīng)濟又架設困難。如何減小輸電線中的電流呢？閱讀并回答教材49頁“思考與討論”中的問題。在輸電功率一定的條件下，根據(jù)p=ui可知，要減小輸電線中的電流i，必須提高輸電電壓u，這就是采用高壓輸電的道理。以上兩個途徑中，哪一個對于降低輸電線路的損耗更有效？舉例說明。采用高壓輸電。在輸電電流一定的情況下，線路電阻減為原來的一半，線路中損耗的功率減為原來的。在線路電阻一定的情況下，電壓提高一倍，線路中的電流減為一半，而損耗的功率減為原來的。大型發(fā)電機發(fā)出的電壓不符合遠距離輸電的要求，怎么辦？而到達目的地的電壓也不符合用戶的要求，怎么辦？在發(fā)電機處用升壓變壓器升高電壓，在用戶處用降壓變壓器降低電壓.投影片展示我國遠距離高壓輸電情況及遠距離高壓輸電的原理。如下圖所示。設發(fā)電機的輸出功率為p，則功率損失為：p=i22r用戶得到的功率為p用=p-p.輸電線路上的電壓損失為：u=i2r，則u3=u2-u.目前，我國常用的遠距離輸電采用的電壓有哪幾種？有110 kv、220 kv、330 kv，輸電干線采用500 kv的超高壓，西北電網(wǎng)正在建設750kv的線路。是不是輸電電壓越高越好？為什么？不是。電壓越高，對輸電線路和變壓器的要求越高，建設費用越高。實際輸送電能時，要綜合考慮，如輸送功率的大小、距離的遠近、技術和經(jīng)濟要求等，要依照不同情況選擇合適的輸電電壓。（2）電網(wǎng)供電采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點是什么？可以在能源產(chǎn)地使用大容量發(fā)電機組，降低一次能源的輸送成本，獲得最大的經(jīng)濟效益。同時，電網(wǎng)可以減少斷電的風險，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需平衡，保障供電質(zhì)量。3小結：通過本節(jié)學習，主要學習以下問題：（1）降低輸電損耗的兩個途徑：減小線路電阻和減小輸電電流。減小輸電電流是最有效的途徑。遠距離輸電線路上，p損=i2r=，其中（i=）。采用高壓輸電可以達到減小輸電電流的目的。（2）電網(wǎng)供電的優(yōu)點4實例探究例1：某小型水電站的電能輸送示意圖如圖17甲所示，發(fā)電機的輸出電壓變化規(guī)律如圖乙所示.輸電線的總電阻為r，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器).要使額定電壓為220 v的用電器正常工作，則()圖17a.乙圖中電壓的瞬時值表達式為u220sin 100t (v)b.乙圖中電壓的有效值和用電器的額定電壓都是220 v，所以c.通過升壓變壓器的電流頻率比通過降壓變壓器的電流頻率大d.升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率答案ad解析由于輸電線上的電阻會損失電壓、電功率，使得u2u3，故p2p3，選項d正確；因為，又由于u1u4220 v，u2u3，所以，選項b錯誤；由交流電及變壓器基礎知識可知選項a、c錯誤.例2.某發(fā)電廠引進秸稈焚燒發(fā)電機設備，該發(fā)電機輸出功率為40 kw，輸出電壓為400 v，用變壓比(原、副線圈匝數(shù)比)為n1n215的變壓器升壓后向某小區(qū)供電，輸電線的總電阻為r5 ，電能到達該小區(qū)后再用變壓器降為220 v.(1)畫出輸電過程的電路示意圖.(2)求輸電線上損失的電功率.(3)求降壓變壓器的變壓比n3n4.答案(1)示意圖見解析(2)2 000 w(3)9511解析(1)輸電過程，電路示意圖如圖所示.(2)因為輸電電壓u2u1400 v2 000 v因為p輸u2i解得輸電電流i20 a輸電線上損失的功率p損i2r(20 a)25 2 000 w(3)輸電線上損失的電壓u損ir20 a5 100 v降壓變壓器的輸入電壓u3u2u損2 000 v100 v1 900 v降壓變壓器的變壓比.2課堂練習1.三峽電站某機組輸出的電功率為50萬千瓦.(1)若輸出的電壓為20萬伏，則輸電線上的電流為多少？(2)某處與電站間每根輸電線的電阻為10歐，則輸電線上損失的功率為多少？它占輸出功率的幾分之幾？(3)若將電壓升高至50萬伏，輸電線上的電流為多少？輸電線上損失的功率又為多少？它占輸出功率的幾分之幾？解析(1)由pui得i2 500 a(2)輸電線上損失的功率pi22r2 5002210 w1.25108 w損失功率與輸出功率之比為(3)將電壓升高至50萬伏時，i1 000 a輸電線上損失的功率pi22r1 0002210 w2107 w損失功率與輸出功率之比為答案(1)2 500 a(2)1.25108 w(3)1 000 a2107 w2有條河流，流量q2 m3/s，落差h5 m，現(xiàn)利用其發(fā)電，若發(fā)電機總效率為50%，輸出電壓為240 v，輸電線總電阻r30 ，允許損失功率為輸出功率的6%，為滿足用電的需求，則該輸電線路所使用的理想的升壓、降壓變壓器的匝數(shù)比各是多少？能使多少盞“220 v,100 w”的電燈正常發(fā)光？(取g10 n/kg)答案612523511470盞解析設為水的密度電源端：p輸出mgh/t50%qgh0.5211031050.5 w5104 w.輸出電壓u0240 v，輸送電路如圖所示為滿足輸電要求，據(jù)p損ir，有i送 a10 a.則送電電壓為u送 v5103 v.所以升壓變壓器的