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电能的储存与输送
第三节
第十九章电能从哪里来
（沪科版）九年级
全
01
课标解读
02
学习目标
03
激趣导入
04
新知探究
05
分析讨论
06
知识拓展
07
实验探究
10
作业布置
09
课堂小结
08
练习与应用
课标解读
电能的储存与输送要求，归在“能量”主题下，内容简洁且贴合生活，具体如下：
1. 电能的储存：知道电池是储存电能的常见装置，它能把化学能等其他形式的能转化为电能；
2. 电能的输送：了解远距离输电会因电流通过输电线发热产生电能损耗；掌握采用高压输电可减少该损耗的核心原理；知道输电过程中需用变压器升压，到用户端再降压，同时了解高压电弧触电、跨步电压触电的风险，树立不靠近高压带电体的安全意识。
学习目标
1.能认识生产生活中一些主要的电池。
2.了解高压输电，知道高压输电中变压器的作用，知道高压电弧和跨步电压的危害及防护。
3.具有安全生活的理念，能主动进行相关的科学普及，能为国民素养提升作出力所能及的贡献。
激趣导入
电网横跨千里，把发电厂的电能精准送到千家万户，让灯光亮、空调转，这些震撼场景的背后，都离不开电能的储存与输送。
新知探究
一、电池及其发展
1. 电池定义：电池是一种把其他形式的能转化成电能的装置 。电池提供的是直流电。
2.电池种类：化学电池、太阳能电池和燃料电池
化学电池
太阳能电池
燃料电池
3.化学电池
（1）把化学能转化为电能的装置，如图为生活中常用的电池的形状。
新知探究
新知探究
（2）根据所用的材料不同，化学电池分为锌锰干电池、铅酸蓄电池、镍镉电池、锂电池、锌银电池等。
锌锰干电池
铅酸蓄电池
镍镉电池
锂电池
新知探究
（3）原电池和蓄电池
①原电池：大多数电池的使用是一次性的，我们称之为原电池。
我国常用的1号、2号、5号、7号干电池都是原电池，它们的电压都是1.5V。
1号
2号
5号
7号
锌锰干电池
新知探究
锌锰干电池的构造示意图
碳棒
二氧化锰
电解质
锌筒
如图是锌锰干电池的构造示意图，锌锰干电池由碳棒（正极）、锌筒（负极）及二氧化锰和电解质等组成，它属于一次性使用的原电池。
新知探究
②蓄电池：可反复充电使用的电池，称为蓄电池或二次电池。
蓄电池被广泛用作汽车或电动自行车等的电源。
蓄电池
新知探究
充电时，它把电能转化成化学能并进行储存；使用时再把化学能转化为电能。蓄电池可提供较大的电流，电压也比较稳定。
电动汽车充电
新知探究
电动自行车的蓄电池组
使用时常将若干个蓄电池串联使用。
国家标准规定：电动自行车蓄电池标称电压不大于48V，最大输出电压不超过60V，常见电动自行车电瓶为 3块（36V）或4块（48V），少数大功率车型可能有5块（60V）。
新知探究
（4）化学电池的应用
化学电池在生活、通信、生产及科学研究方面都有广泛的应用。
①在生活中的应用
干电池用于遥控器、闹钟等；纽扣电池用于手表、电子体温计等；锂电池用于手机、笔记本电脑，铅酸蓄电池/锂电池用于电动自行车、电动滑板车等
新知探究
②通信中应用
对讲机、户外卫星电话内置可充电锂电池，满足移动通讯供电需求；海底光缆中继器用长寿命化学电池，保障深海信号传输。
③生产中应用
叉车、矿山、油田的防爆设备搭载专用化学电池，工厂生产线备用蓄电池组应对突发断电；农业生产中电动农机，如电动喷雾器。
电动喷雾器
新知探究
④科学研究方面
航天器用高能锂电池/燃料电池，提供在轨供电；医用植入设备（心脏起搏器）用微型长寿命锂电池。
心脏起搏器
探测器
新知探究
（5）废旧电池的处理
废旧干电池要集中分类处理，如果乱仍会造成环境污染。
原因是干电池内含有酸和汞、镉等重金属元素，排放到地下水中污染环境。
一节一号电池烂在地里，能使一平方的土壤永远失去利用价值，一粒纽扣电池可使600T水受到污染，相当于一个人一生的饮水量。
实验探究
迷你实验室
制作柠檬电池
实验器材：一只柠檬、一块铜片、一块锌片、一副耳机和两小段导线。
锌片
耳机
铜片
先将铜片和锌片插入柠檬中，再将两根导线分别与耳机的两个接线脚相连。
分析讨论
想一想：将与耳机相连的一根导线连在铜片上，用另一根导线刮擦锌片，你听到了什么？为什么？
答案：会听到轻微的“咔咔”声。
柠檬富含柠檬酸（电解质），铜片（正极）和锌片（负极）插入后构成原电池——锌片失去电子（氧化反应），电子通过导线流向铜片，形成微弱电流；用导线刮擦铜片时，电流会快速通断，耳机的线圈在变化电流中产生磁场，带动振膜振动，从而听到“咔咔”声音。
思考：柠檬电池电池能使小灯泡发光吗？能用苹果代替柠檬吗？
答案：不能使小灯泡发光。
这个原电池的电压仅约0.7-1V，电流极微弱（微安级），而小灯泡需要足够的电流才能发光。
能用苹果代替柠檬。因为苹果也含有果酸（电解质），能充当原电池的电解质环境，铜片和锌片插入后同样能产生微弱电流，只是果酸浓度比柠檬低，电流会更弱，耳机听到的声音也会更轻微。
分析讨论
新知探究
制作水果电池视频
新知探究
4.太阳能电池
（1）能量转化：将太阳能转化成电能装置。
（2）制作材料：半导体硅和金属导体制成太阳能电池（又称光伏电池）
阳光照射到电池上，会在正、负两极之间形成 电压。
新知探究
（3）太阳能电池既可以用于计算器、玩具等，也可以联成阵列，建成太阳能发电站。
巨大的太阳能帆板是人造卫星上的主要电源之一。
新知探究
（4）特点
①优点：太阳能属于可再生能源，污染少，太阳能最大的特点是能量巨大以及长久性。故太阳能的利用越来越受到人们的重视。目前，我国的太阳能发电技术和装机容量在世界上处于领先地位。
②缺点：受天气条件的限制，效率低和成本高等方面。
知识拓展
燃料电池
燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。
新知探究
二、高压输电
从发电站到用电地区，通常都有相当长的一段距离。
三峡水电站发出的电要送到上海、江苏等东部地区使用，发电站与用电地区相距上千千米。
高压输电线把电能送到远方
新知探究
1.采用高压输电原因
思考：家庭用电的电压是 220 V，而高压输电线上的电压通常都有几百千伏，为什么要用这么高的电压输送电能呢？
参考答案：这是因为高压输电可减少输电线上的电能损失。
导线本身有电阻，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电流在通过导线时会产生热效应，从而带来电能的损耗，即电能的损失。
思考：由焦耳定律Q=I2Rt，减小能量损失有几种方法？其中哪种方法是最有效的？
方法1：是减小输电时间t，没有实际价值。
方法2：减小电阻
导线的电阻与导线的材料、长度和横截面积有关。
①用电阻较小的材料作为输电线，银的电阻率最小但价格昂贵，密度大，架设困难，现在远距离输电均选用电阻较小的铝作输电线，纯铜线在特殊场景中才使用。
分析讨论
分析讨论
②减小输电线的长度不可行，因为要保证输电距离。
③增加输电线的横截面积。由于该方法同时增加了导线的重力，架设困难，所以也是有一定限度的。
从材料、长度、粗细三方面来说都有实际困难。适用的超导材料还没有研究出来。
分析讨论
方法3：是减小输电电流I
由P电=UI，P损=I2R，可得：P损=
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 倍。
这样电路中就会减少损失的电能，所以在远距离输电时宜采用高压输电。
提高输电电压， 是减少电能损失的最有效的办法。
新知探究
2.电能远距离输送的过程
（1）变压器原理和作用
变压器的工作原理是电磁感应，它能将输入变压器的交流电压升高（升压变压器）或降低（降压变压器）。变压器不能改变直流电的电压。
新知探究
发电厂发出的交流电先用升压变压器把电压升高到数百千伏后，电流通过高压线路送到用电地区的变电站进行一至两次降压，电压降至10 kV后送到工矿、科研和生活区等目的地，再用变压器降至220 V供家庭用户使用。
发电厂 升压变压器 高压线路 降压变压器 居民用电
远距离输电示意图
思考：是不是输电电压越高越好
答案：电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。所以不是输电电压越高越好。
目前，我国远距离输电除了采用常见的110 kV、220 kV 和 330 kV 的电压 之外， 还采用 500 kV的超高压输电，以及 800 kV、1 000 kV 的特高压输电。
分析讨论
三、高压触电及其防护
思考1：用电器为什么不直接使用高电压呢？
答案：高电压的绝缘防护要求很高，直接供给家用电器是十分不安全的，所以不直接使用高电压。
思考2：高压触电有哪些类型？应怎样才能避免高压触电 ？
1.高压触电的类型
电弧触电、跨步电压触电。
新知探究
新知探究
（1）电弧触电
高压带电体与人、动物和建筑物等物体距离较近时产生的放电现象，使人和动物触电，称电弧触电，所以，高压输电线都架得很高。
要防止高压电弧触电
新知探究
（2）跨步电压触电
高压输电线一端落到地上，在地面上以落地点为中心的区域内会形成很高的电压，人若走到此区域，其两脚之间承受了较高电压，这个电压通常称为跨步电压，此时会发生触电事故。
断落地面的高压输电线
警惕跨步电压的伤害
一个人当发觉跨步电压威胁时，应赶快把双脚并在一起，或尽快用一条腿跳着离开危险区
新知探究
视频：高压触电
新知探究
2.高压触电防护
（1）必须远离高压带电体。
（2）发现有高压输电线断落地面时，不可走近，应立即设立警示标志，并通知有关电力部门进行抢修。
安全用电原则 ：不接触低压带电体不靠近高压带电体
练习与应用
1. 高压输电线都架得很高，原因是（ ）
A．防止高压电弧触电
B．防止跨步电压触电
C．防止阻碍交通
D．减小电能损失
A
练习与应用
2. 下列关于化学电池的说法中，正确的是（ ）
A．有的化学电池提供直流电，有的提供交流电
B．化学电池是把电能转化为化学能的装置
C．常用的1号、2号、5号、7号干电池的电压依次增大
D．多数化学电池中含有汞、镉等重金属元素，随意丢弃会污染环境
D
练习与应用
3. 要想降低远距离输电线路电能的消耗必须（　　）
A. 升高输送电压
B. 降低输送电压
C. 用铜导线换掉铝导线以减小电阻
D. 减小输出功率
A
课堂小结
电能的储存与输送
电池及其发展
电池：其他形式的能转化成电能
种类
化学电池：化学能转化为电能
太阳能电池：太阳能转化为电能
燃料电池
提高输电电压，是减少电能损失的最有效的办法。
高压触电的两种形式
电弧触电
高压跨步触电
作业布置
1.完成课后巩固练习。
2.预习下一节内容
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