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第四节 电能的输送 教学目标 1、 了解提高输电电压是降低远距离输电损耗的有效途径，并能利用相关知识解释实际现象。 2、经历远距离输电的模型的过程,体会建立理想模型的思维方法 3、理解工程技术要兼顾科学、技术、经济等因素，体会物理对社会发展的贡献,培养学生的社会责任感。 教学重点： 1.高压输电原理，区别输电线上损失的功率和输电功率； 2.输电线上损失的电压和输电电压。 教学难点： 1. 对远距离输电模型模型及理解各物理量的关系
教学过程
一、新课引入 我国很多发电厂建在能源聚集的西部地区，而用电量大的城市多在东部沿海地区。从发电厂到用电量大的区域的远距离输电中，如何减少电能的损耗 分析：生活中为了节约成本，发电厂总是建在有能源的地区，比如水库大坝，煤炭产地等。这些地方往往离城市比较远，这就需要通过导线把发电机产生的电输送给远在城市的用户。 引入课题：这就涉及到了远距离输电的问题。 新课教学 学习任务一：降低输电损耗的两种途径 1、阅读教材61页，思考并回答 （1）输送电能的基本要求是什么？ 可靠 ；保质 ；．经济 （2）降低输电损耗有哪两个途径？ 减小电流；减小电阻。 据P损＝I2R可知，减小输电线路上功率损失的方法主要有两种： ①减小输电线的电阻R，据R＝ρ· a．减小输电线长度L：由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小L来减小R b．减小电阻率ρ：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料 c．增大导线的横截面积S：这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难 ②减小输电电流I，据I＝ 2.思考与讨论（教材62页） 假定输电线路中的电流是I，发电厂的电压是U，两条导线的总电阻是r。在图中导线的电阻集中画为一个电阻R。 (1).怎样计算输电线路损失的功率 (2).在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一 在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半线路上损失的功率减为原来的几分之一 (3).通过第2步的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效 (4).怎样计算用户消耗的功率P (5).在保证用户的电功率的前提下，怎样才能减小输电电流？ 分析：前面已经讲过，这里是两根导线的总电阻，所以P损=I2R。 电阻减半时 电流减半时， 看来通过减小电流的方法来降低损耗，效果非常明显。 用户消耗的功率：P=P损+P用，→P用=P-P损， 发电厂发出的功率P=UI，所以有 P用=UI-I2R 减少输电线的电流I的困难：根据P=UI，如果输入到导线的电压U不变，单纯的减小电流I，这会造成导线传输的功率P也减小，也就是电网输送电能的能力下降了。 减少输电线的电流I的方法：将电压提高为原来的n倍，电流为降为原来的1/n，这样传输功率p不变，而损耗功率变为原来的1/n2 。也就是高压输电。 a．减小输送功率P：在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的 b．提高输电电压U：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，据P损＝2·R知，输电线上的功率损耗将降为原来的1/n2倍 3.结论：根据以上分析知，采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效、最经济的措施。 学习任务二：交流高压输电的基本模型 1.通过分析鼓励学生画出交流高压输电电路图，并通过演示实验验证。 在实际生活中，远距离传输电能时一般都采用超高压输电，输电电压高达几十万伏，根本目的就是在保证传输功率的前提下降低导线损耗。 2.引导学生观察电路原理图，得出各物理量之间的相互关系。 功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P线＋P3 电流关系：，，I2=I线=I3 电压关系： ，， U2＝ΔU＋U3， 输电电流：I线＝＝＝ 输电导线上损耗的电功率：P线＝I线ΔU＝IR线＝2R线 3.例、一小型发电站通过升压，降压变压器把电能输给用户。已知发电机的输出功率是500kW，端电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5，两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω，降压变压器的输出电压为220V，不计变压器的损耗。求： （1）升压变压器的副线圈两端电压； （2）输电导线上的功率损失； （3）降压变压器原、副线圈的匝数比； （4）用户得到的功率。 解：画出输电线路原理图 （1）升压变压器的副线圈两端电压为 U2=n2U1/n1=2500V （2）输电导线上的电流I2= P2/ U2 输电导线上的功率损失为P损=I2r线=60kW （3）输电导线上的电压 U损=I2r线 降压变压器原线圈的电压U3=U2-U损=2200V 降压变压器原、副线圈的匝数比为n3/n4= U3/ U4= 10:1 （4）用户得到的功率 P用= P1- P损=440kW 科普：由于高压电线上的电压太高，已经可以击穿几厘米厚的塑料或者橡胶，因此高压线都没有绝缘表皮都是裸线。 安全教育：导线和电势为零的大地之间有很大的电势差，如果人站在地面上触摸高压线，瞬间就会有巨大的电流通过人体结果就是这样烧焦了。所以你在生活中看到高压线时，如果不想变成焦炭，一定要多远点啊。 注意：输电电压也不是越高越好。 学习任务三：电网供电 在一个较大的区域，通过输电网络，把所有的发电站，变压器和用户都连接起来，这就是电网。显然采用电网供电，不仅可以合理的调度电力，由于有多个发电站在同时供电，因此还能减少断电的风险。 阅读：63页输电技术的发展 思考：为什么要研究直流输电 目前我国研究进展如何？ 板书设计 3.4电能的输送 1.功率和电压损失∶U损=IR，P损=I2R 2.降低输电损耗的两个途径 ①减少输电线的电阻R， ②减少输电线的电流I—升高输电电压U 3.电网供电 小结： 作业布置： 1、完成随堂练习 2、对周边的小型发电厂进行调查，了解发电厂的发电容量，调查发电机容量、居民用电和工业用电情况，撰写调查报告。

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