【新教材】人教版高中物理選擇性必修第二冊(cè)3.4 電能的輸送 -教案

1、教案上課時(shí)間：年月日題課第三章交變電流第二節(jié)電能的輸送課型新課時(shí)1教學(xué)目標(biāo)學(xué)習(xí)重點(diǎn)學(xué)習(xí)難點(diǎn)1.了解電能的輸送過(guò)程，了解高壓輸電是降低遠(yuǎn)距離輸電損耗的有效途徑，會(huì)用相關(guān)知識(shí)解釋實(shí)際的輸電問(wèn)題。知道輸電線上的功率損失和減少功率損失的方法2.經(jīng)歷遠(yuǎn)距離輸電模型的過(guò)程，體會(huì)建立理想模型的思維方法。3.知道電網(wǎng)供電是遠(yuǎn)距離輸電的重要發(fā)展。高壓輸電原理區(qū)別輸電線上損失的功率和輸電功率；輸電線上損失的電壓和輸電電壓。對(duì)立遠(yuǎn)距離輸電模型模型及理解各物理量的關(guān)系教學(xué)過(guò)程R，U為輸電線路上損失的電壓，R為線路電阻；P()2，P為輸送電功率，U為輸電電壓，為電阻率，L為輸電線的總教學(xué)環(huán)節(jié)（含備注）引入新課進(jìn)行新課講

2、與討論教學(xué)內(nèi)容（一）引入新課電能的從電廠轉(zhuǎn)移到用戶，需要設(shè)備？（二）進(jìn)行新課1、閱讀教材61頁(yè)，思考并回答（1）輸送電能的基本要求是什么？可靠；保質(zhì)；經(jīng)濟(jì)（2）降低輸電損耗有哪兩個(gè)途徑？減小電流；減小電阻。2.思考與討論（教材62頁(yè)）3.結(jié)論：（1）功率損失的原因輸電導(dǎo)線有電阻，電流通過(guò)電阻時(shí)，電能必有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而損失掉。（2）功率損失大小的計(jì)算PI2R，I為輸電線路上的電流，R為線路電阻；U2PPUI，U為輸電線路上損失的電壓，I為線路上的電流；PLUS長(zhǎng)度，S為橫截面積。減小輸電電流I，據(jù)I2電壓提高到原來(lái)的n倍，據(jù)P損R知，輸電線上的功率損耗將降為原來(lái)的U21222所以2()(S2

3、U1U1220（3）減少損耗的方法據(jù)P損I2R可知，減小輸電線路上功率損失的方法主要有兩種：L減小輸電線的電阻R，據(jù)RSa減小輸電線長(zhǎng)度L：由于輸電距離一定，所以在實(shí)際中不可能用減小L來(lái)減小Rb減小電阻率：目前一般用電阻率較小的銅或鋁作導(dǎo)線材料c增大導(dǎo)線的橫截面積S：這要多耗費(fèi)金屬材料，增加成本，同時(shí)給輸電線的架設(shè)帶來(lái)很大的困難PUa減小輸送功率P：在實(shí)際中不能以用戶少用或不用電來(lái)達(dá)到減少損耗的目的b提高輸電電壓U：在輸送功率P一定，輸電線電阻R一定的條件下，輸電P1n根據(jù)以上分析知，采用高壓輸電是減小輸電線上功率損耗最有效、最經(jīng)濟(jì)的措施。特別提醒(1)輸送功率是指高壓輸電線起始端輸出的功率，

4、損失功率是輸電線上消耗的功率。(2)無(wú)論從減少輸電線路上的功率損失，還是減少電壓損失來(lái)看，都要求提高輸電電壓，以減小輸電電流。(3)發(fā)電站的輸送功率取決于用戶消耗的功率，不是由發(fā)電站輸出的功率決定用戶和線路消耗的功率。課堂練習(xí)1：教材64頁(yè)第4題：解析：設(shè)輸送的電功率為P，輸電電壓為U，送電距離為L(zhǎng)，導(dǎo)線橫截面積為S，電阻率為。則每根導(dǎo)線損失的電功率P損I2R。LPLP2L2由于PUI，RS，所以P損(U)2SUS，現(xiàn)在，輸送電功率P相同，導(dǎo)線電阻率和長(zhǎng)度L也相同。在輸電電壓U和導(dǎo)線橫截面積S不同時(shí)，如果要求導(dǎo)線上損失的電功率相同，則應(yīng)有U21S1U2S2SU2U11103)22500?？梢?jiàn)，

5、要滿足題中所設(shè)要求用220V電壓輸電時(shí)，導(dǎo)線的橫截面積是11kV輸電時(shí)的2500倍。4.高壓輸電線路的分析與計(jì)算（1）.輸送過(guò)程圖（2）輸電過(guò)程電路被劃分為三個(gè)獨(dú)立的回路，每個(gè)回路均可以應(yīng)用閉合電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路規(guī)律，而變壓器的電壓、電流、功率關(guān)系是聯(lián)系不同回路的橋梁。（3）對(duì)高壓輸電(輸送回路)中幾個(gè)電壓的理解輸送電壓：輸電線始端電壓，如圖中的U2。用戶電壓：最終用戶得到的電壓，如圖中的U4。損失電壓：輸電線始端電壓與末端電壓的差值(UU2U3I2R)，形成的原因是輸電導(dǎo)線有電阻，電流通過(guò)輸電線時(shí)，會(huì)在線路上產(chǎn)生電勢(shì)降落，致使輸電線路末端的電壓比起始端電壓要低，這就是輸電線上的電壓損

6、失。（4）減小輸電線路上電壓損失的方法根據(jù)UIR可知有兩種：減小輸電線路的電阻。)減小輸電電流I，即提高輸電電壓。（5）基本關(guān)系式功率關(guān)系P1P2，P3P4，P2P線P3電壓、電流關(guān)系U1n1I2U3n3IU2n2I1U4n4I3UUU，III，42323線輸電電流：I線P2PUU3U2U3R輸電導(dǎo)線上損耗的電功率：P線I線UI2線R線U22R線練與議32線P2課堂練習(xí)2：（題見(jiàn)學(xué)案）答案：BC解析：設(shè)輸電電壓為U，所輸送的功率為P，輸電線路總電阻為r，則輸電電PP2r1流IU，線路的功率損失P損I2rU2，可知P損U2，當(dāng)輸電電壓U升高為原來(lái)1Pr的n倍時(shí)，功率損失變?yōu)樵瓉?lái)的n2，故B正確；線路上的電壓損失U損IrU，11可知U損U，當(dāng)輸電電壓升高為原來(lái)的n倍時(shí)，電壓損失變?yōu)樵瓉?lái)的n，故C正確。課堂練習(xí)3：（題見(jiàn)學(xué)案）C正確。解析輸電線損失功率P損1001035%W5103W，所以，輸電線上電流I2P損25A，升壓變壓器原線圈電流I1總400A，故升壓變壓器原、副R總PU1線圈匝數(shù)比12。升壓變壓器副線圈兩端電壓U22U14000V，輸電線損n4U411nI1nn2I116n1失電壓U損I2R總200V，降壓變壓器原線圈兩端電壓U3U2U損3800V，故nU190降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為33。故選項(xiàng)C正確。5.閱讀：63頁(yè)輸電技術(shù)的發(fā)展思考：為什么要研究直流輸電