電能的輸送教案

教學(xué)設(shè)計(jì)（二）整體設(shè)計(jì)教材分析這節(jié)教材是學(xué)生綜合運(yùn)用前面所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的一個(gè)典型例子。通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，要注意培養(yǎng)和提高學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)分析、解決實(shí)際問題的能力。教材寫得比較詳細(xì)、通俗，可讓學(xué)生閱讀課本，然后提出一些問題引導(dǎo)學(xué)生思考、討論。在內(nèi)容的處理上，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：1．對于電路上的功率損失，可引導(dǎo)學(xué)生自己從已有的直流電路知識(shí)出發(fā)，進(jìn)行分析，得出結(jié)論。學(xué)生常常容易將導(dǎo)線上的電壓損失AU=U—U'與輸電電壓混淆起來，甚至進(jìn)而得出錯(cuò)誤結(jié)論。要通過具體的例子，可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，澄清認(rèn)識(shí)。這樣可達(dá)到事半功倍的效果。要注意，切不可單純由教師講解，而代替了學(xué)生的思考。講解電路上的電壓損失，是本節(jié)教材新增加的。目的是希望學(xué)生對輸電問題有更全面、更深入和更接近實(shí)際的認(rèn)識(shí)，知道影響輸電損失的因素不止一個(gè)，分析問題應(yīng)綜合考慮，抓住主要方面。但真正的實(shí)際問題比較復(fù)雜，教學(xué)中并不要求深入討論輸電中的這些實(shí)際問題，也不要求對輸電過程中感抗和容抗的影響進(jìn)行深入分析。課本中講了從減少損失考慮，要求提高輸電電壓；又講了并不是輸電電壓越高越好。希望幫助學(xué)生科學(xué)地、全面地認(rèn)識(shí)問題，逐步樹立正確地分析問題、認(rèn)識(shí)問題的觀點(diǎn)和方法。節(jié)后設(shè)的閱讀材料《直流輸電》既可以開闊學(xué)生眼界，也可以增加知識(shí)。教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo)1．知道“便于遠(yuǎn)距離輸送”是電能的優(yōu)點(diǎn)，知道輸電過程。2．知道什么是輸電線上的功率損失和如何減少功率損失。3．知道什么是輸電導(dǎo)線上的電壓損失和如何減少電壓損失。4．理解遠(yuǎn)距離輸電要用高壓。二、技能目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生閱讀、分析、綜合和應(yīng)用能力。三、情感態(tài)度目標(biāo)1．培養(yǎng)學(xué)生遇到問題要認(rèn)真、全面分析的科學(xué)態(tài)度。2．介紹我國遠(yuǎn)距離輸電概況，激發(fā)學(xué)生投身祖國建設(shè)的熱情。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：找出影響遠(yuǎn)距離輸電損失的因素，使學(xué)生理解高壓輸電可減少P與U損失。教學(xué)難點(diǎn)：理解高壓輸電原理，區(qū)別導(dǎo)線上的輸電電壓U和損失電壓AU教學(xué)方法合作交流法。教學(xué)用具可拆變壓器（2臺(tái)）、長導(dǎo)線、學(xué)生電源、小燈泡、投影儀、CAI課件課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過程引入新課［師］人們常把各種形式的能(如水流能、燃料化學(xué)能、核能)先轉(zhuǎn)化為電能再進(jìn)行傳輸，這是因?yàn)殡娔芸梢酝ㄟ^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(xué)習(xí)遠(yuǎn)距離輸電的知識(shí)，請同學(xué)們認(rèn)真仔細(xì)地閱讀教材，回答老師提出的下列問題(屏幕上打出)：發(fā)電站應(yīng)建在什么地方好？如何讓遠(yuǎn)處的用戶用上電？遠(yuǎn)距離輸電的要求是什么？困難在哪里？如何解決這些矛盾？［生］閱讀并展開激烈的討論。新課教學(xué)1．輸電線上的功率損失［師］輸送電能的基本要求是什么？［生］輸送電能的基本要求是：可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì)?？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(jì)是指輸電線路建造和運(yùn)行的費(fèi)用低，電能損耗小，電價(jià)低。［師］遠(yuǎn)距離大功率輸電面臨的困難是什么？［生］在輸電線上有功率損失和電壓損失。［師］輸電線上功率損失的原因是什么？功率損失的表達(dá)式是什么？如何減小輸電線上的電壓損失？［生1］由于輸電線有電阻，當(dāng)有電流流過輸電線時(shí)，有一部分電能轉(zhuǎn)化為電熱而損失掉了。這是輸電線上功率損失的主要原因。［生2］設(shè)輸電電流為I，輸電線的電阻為R,則功率損失為l2R。［生3］根據(jù)功率損失的表達(dá)式 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。［師］如何減小輸電線的電阻呢？［生］根據(jù)電阻定律可知R線=￡,要減小輸電線的電阻R線，可采用下述方法：減小材料的電阻率p銀的電阻率最小，但價(jià)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I不可行，因?yàn)橐ＷC輸電距離。增加導(dǎo)線的橫截面積，可適當(dāng)增大橫截面積.。太粗不可能，既不經(jīng)濟(jì)架設(shè)又困難。［師］如何減小輸電線中的電流呢？［生］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原理。2．輸電線上的電壓損失［師］在直流輸電時(shí)，輸電線上電壓損失的原因是什么？交流輸電呢？［生1］由于輸電線有電阻，電流在輸電線上有電壓損失。［生2］對交流輸電線路來說，既有電阻造成的電壓損失，也有感抗和容抗造成的電壓損失。［師］在不計(jì)感抗和容抗的條件下，電壓損失的表達(dá)式是什么？［生］電壓損失AUnU—U=IR線。［師］如何減小電壓損失，保證輸電質(zhì)量呢？［生］根據(jù)電壓損失的表達(dá)式AU=IR線可知，要減少輸電線上的電壓損失，有兩種方法：其一是減小輸電線的電阻R線；其二是減少輸電電流。方法同減少功率損失。［師］為了減少功率損失和電壓損失，都需要采用高壓輸電，但并不是電壓越高越好。因?yàn)殡妷涸礁撸瑢旊娋€絕緣的要求就越高，費(fèi)用也越高。實(shí)際輸電時(shí)，要綜合考慮各種因素。3．幾種輸電模式［師］常用的輸電模式有幾種？各是什么？［生1］低壓輸電：輸電功率為100kW以下，距離為幾百米以內(nèi)，一般采用220V的電壓輸電。［生2］高壓輸電：輸電功率為幾千千瓦到幾萬千瓦，距離為幾十千米到幾百千米，一般采用35kV或110kV的電壓輸電。［生3］超高壓輸電：輸電功率為10萬千瓦以上，距離為幾百千米，必須采用220kV或更高的電壓輸電。［師］我國遠(yuǎn)距離輸電采用的電壓有哪幾種？［生］有110kV、220kV、330kV、500kV。［師］大型發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓不符合遠(yuǎn)距離輸電的要求，如何解決？而到達(dá)目的地的電壓也不符合用戶的要求，如何解決？［生］在發(fā)電機(jī)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。［師］用CAI課件展示我國遠(yuǎn)距離高壓輸電情況及遠(yuǎn)距離高壓輸電的原理。如下圖所示。設(shè)發(fā)電機(jī)的輸出功率為P,則功率損失為△P=l?R用戶得到的功率為P用=P-△P電壓損失為AU=DR,則Us=U2-△Uo4.例題分析某交流發(fā)電機(jī)輸出功率為5X105W，輸出電壓為U=1.0X103V,假如輸電線的總電阻R=10Q,在輸電線上損失的電功率等于輸電功率的5%,用戶使用電壓U用=380V。（1） 畫出輸電線路的示意圖（下圖）。（標(biāo)明各部分的符號(hào)）（2） 所用升壓和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少？ （使用的變壓器是理想變壓器）解：（1）引導(dǎo)學(xué)生畫出電路。場ftj 咐肚引導(dǎo)學(xué)生寫出各部分關(guān)系式U:Ui=ni:n2I2:Ii=ni:pU2:U用=門1 :口2 丨3：〔2=ni:nUi=U損+U2P=P損+P用戶P損=12RP11=U=500AP損=5%P=5%x5Xi05W=2.5Xi04WP損=徐〔2=〔R=50AP用戶P_P損4.75Xi05I3=u用—u用—380所以Qi=12==丄所以n2=Ii=500=i0，nizL4.75Xi0525n2'=I2=380x50=i。課堂小結(jié)通過本節(jié)學(xué)習(xí)，主要學(xué)習(xí)以下問題：II十口 I3當(dāng)1.遠(yuǎn)距離輸電線路上，P損=I2R=UR，其中1=—。R U輸遠(yuǎn)距離輸電中，米用高壓輸電P損和U損都能減少。交流輸電和直流輸電有其各自的優(yōu)點(diǎn)和不足。電站輸出功率由用戶消耗功率決定。布置作業(yè)(略)板書設(shè)計(jì)5電能的輸送電能輸送錯(cuò)誤！本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)單相交流發(fā)電機(jī)的路端電壓為220V,輸出的電功率為4400W，發(fā)電機(jī)到用戶單根輸電線的電阻為2Q,求用戶得到的電壓和電功率各是多少？如果用變壓比為1:10的升壓變壓器升壓后向用戶輸電，用戶處再用變壓比為10：1的降壓變壓器降壓后使用，那么用戶得到的實(shí)際電壓和電功率又是多少？一條河的流量為Q=40m3/s,落差為h=5m。利用它發(fā)電，

單相交流發(fā)電機(jī)效率n=50%,輸出電壓U=400V，輸電線總電阻R線=5Q,電線上允許損失的最大電功率為發(fā)電機(jī)輸出的電功率 n倍,5%,用戶所需電壓為220V,設(shè)計(jì)輸電線兩端變壓器的原、副線圈匝數(shù)比各是多少？參考答案：1.解析：(1)不用變壓器，直接輸電時(shí)：P送4.4X103干線中電流：I= =—220—A=20AU送 220電線上損失的：U損=I?線=20X2X2V=80VP損=IU損=1600W用戶得到的：U戶=220V—80V=140VP戶=P—P損=4400W—1600W=2800W(2)用變壓器時(shí)，電路如圖所示。發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)U1=10U=2200V.P4400AcA1線=U1=2200A=2AU2=UlI線R=2200V—2X4V=2192V所以U戶’=蠱=219.2VP戶’=P—I線XR=4400W—4X4W=4384W2.解析：發(fā)電機(jī)將水的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，其中:P輸=npQg=50%x103X40X10X5W=106W

輸電線上損失：P損=nP輸=5x104W5x105x1047盲A=100A而不用變壓器直接輸送時(shí)，輸電線上電流大小:P輸10P輸106U送=400=2500A100A為減少電能損失，必須是先升壓后降壓，輸電線路如圖所示為減少電能損失，必須是先升壓后降壓，輸電線路如圖所示腸股 腸股 時(shí)rii1PP輸Ii= =2500AU送A=195x10322A=195x10322所以n2=卜25,nJ_l3_950n2^=孑五43T備課資料求解輸電問題的思路由于發(fā)電機(jī)本身的輸出電壓不可能提高，所以采用高壓輸電時(shí),在發(fā)電站內(nèi)需用升壓變壓器升壓后再由輸電線輸出，到用電區(qū)再用降壓變壓器降到所需的電壓，在解答有關(guān)遠(yuǎn)距