高二物理5.5《電能的輸送》學(xué)案（人教版選修3-2）

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111 5．5 電能的輸送 教學(xué)目標(biāo) （一）知識與技能 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．知道降低輸電損耗的兩個途徑。3．了解電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)和意義。 （二）過程與方法 通過思考、討論、閱讀，培養(yǎng)學(xué)生閱讀、分析、綜合和應(yīng)用能力 （三）情感、態(tài)度與價值觀 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) 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功率與電壓損失。 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ΔU。 教學(xué)方法 自學(xué)討論法、閱讀法、講解法。 教學(xué)手段[多媒體課件 教學(xué)過程 （一）引入新課 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，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 （二）進(jìn)行新課 1．降低輸電損耗的兩個途徑 1、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(jì)。可靠，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。 2、遠(yuǎn)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。 3、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？降低輸電損耗的兩個途徑是什么？ 由于輸電線有電阻，當(dāng)有電流流過輸電線時，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。 設(shè)輸電電流為I，輸電線的電阻為r，則功率損失為ΔP=I2r. 根據(jù)功率損失的表達(dá)式ΔP=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。 4、如何減小輸電線的電阻呢？ 根據(jù)電阻定律可知r=ρ，要減小輸電線的電阻r，可采用下述方法： ① 小材料的電阻率ρ.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. ② ②減小輸電線的長度l不可行，因?yàn)橐ＷC輸電距離. ③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)又架設(shè)困難。 5、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。 6、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。 7、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，怎么辦？而到達(dá)目的地的電壓也不符合用戶的要求，怎么辦？ 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. 投影片展示我國遠(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 ΔP=I22R 用戶得到的功率為P用=P-ΔP. 輸電線路上的電壓損失為：ΔU=I2R，則U3=U2-ΔU. 8、目前，我國常用的遠(yuǎn)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(shè)750kV的線路。 9、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(shè)費(fèi)用越高。實(shí)際輸送電能時，要綜合考慮，如輸送功率的大小、距離的遠(yuǎn)近、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)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 10、采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)是什么？ 可以在能源產(chǎn)地使用大容量發(fā)電機(jī)組，降低一次能源的輸送成本，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。同時，電網(wǎng)可以減少斷電的風(fēng)險，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需平衡，保障供電質(zhì)量。 例 某交流發(fā)電機(jī)輸出功率為510.5 W，輸出電壓為U=1.010.3 V，假如輸電線的總電阻R=10 Ω，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=380 V. （1）畫出輸電線路的示意圖（下圖）。（標(biāo)明各部分的符號） （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） （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評 通過本節(jié)學(xué)習(xí)，主要學(xué)習(xí)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(yuǎn)距離輸電線路上，P損=I2r=，其中（I=）。采用高壓輸電可以達(dá)到減小輸電電流的目的。 2．電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn) （四）實(shí)例探究 高壓輸電的優(yōu)點(diǎn) 【例1】遠(yuǎn)距離輸送交變電流都采用高壓輸電。我國西北電網(wǎng)正在建設(shè)750kV線路。采用高壓輸電的優(yōu)點(diǎn)是 （ ） A．可節(jié)省輸電線的銅材料 B．可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率 C．可減少輸電線上的能量損耗 D．可加快輸電的速度 遠(yuǎn)距離輸電的過程 【例2】某小型水電站發(fā)電機(jī)輸出的電功率為100 kW，輸出電壓 250 V，現(xiàn)準(zhǔn)備向遠(yuǎn)處輸電，所用輸電線的總電阻為8 Ω，要求輸電時在輸電線上損失的電功率不超過輸送電功率的5%，用戶獲得220 V電壓.求應(yīng)選用匝數(shù)比為多大的升壓變壓器和降壓變壓器？（理想變壓器） （五）鞏固練習(xí) 1．在遠(yuǎn)距離輸電過程中，為減少輸電線路上的電能損失，可采用的最佳方法是 （ ） A．使輸電線粗一些 B．減短輸電線長度 C．減少通電時間 D．采用高壓輸電 2．遠(yuǎn)距離輸送一定功率的交變電流，若輸電電壓提高到原來的n倍，則下列說法中正確的是 （ ） A．輸電線上的電流變?yōu)樵瓉淼膎倍 B．輸電線上的電壓損失變?yōu)樵瓉淼?/n2[ C．輸電線上的電功率損失變?yōu)樵瓉淼?/n D．若輸電線上的電功率損失不變，輸電線路長度可變?yōu)樵瓉淼膎2倍 3．下列關(guān)于減小遠(yuǎn)距離輸電導(dǎo)線上熱損耗的說法中，正確的是 （ ） A．因?yàn)闊峁β蔖=，所以應(yīng)降低輸送電壓，增大輸電導(dǎo)線電阻，才能減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗 B．因?yàn)闊峁β蔖=IU，所以應(yīng)采用低電壓、小電流輸電，才能減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗 C．因?yàn)闊峁β蔖=I2R，所以可采用減小輸電線電阻或減小輸送電流的方法來減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗 D．以上說法均不正確 4．發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電導(dǎo)線的總電阻為R，通過導(dǎo)線的電流為I，學(xué)校得到的電壓為U2，則輸電導(dǎo)線上損耗的功率可表示為 （ ） A． B． C．I2R D．I（U1-U2） 111