逍遥右脑 2013-02-28 02:44
电能的输送
叶洪涛
教材分析：
在前一节已经学习了变压器的工作原理，现进一步学习在生活生产中应用变压器。讲解电路的电压损失的目的是希望学生对输电问题有更全面，更深入和更接近实际的认识，知道影响输电损失的因素不只有一个，分析问题应综合的考虑，抓住主要方面。但真正的实际问题比较复杂，中并不要求深人讨论输电中的这些实际问题，也不要求对输电过程中感抗和容抗的影响进行深入分析。中要注意掌握好分寸。
学情分析：
学生常常会容易将导线上的电压损失与输电电压混淆起，甚至进而得出错误结论。为了防止错误的发生，在学习时可引导学生进行讨论，澄清认识。
教学目标：
知识目标
1．知道“便于远距离输送”是电能的优点之一。知道输电的过程，了解远距离输电的原理。
2．理解各个物理量的概念及相互关系。
3．知道什么是输电导线上的功率和电压损失和如何减少功率和电压损失。
4．理解为什么远距离输电要用高压。
过程和方法
1．通过例题板演使学生学会规范解题及解题后的思考。
2．通过远距离输电原理分析，具体计算及实验验证的过程，使学生学会分析解决实际问题
的两种基本方法：理论分析、计算和实验。
情感目标
通过对我国远距离输电的学习，结合我国通电报导及个别违法分子偷盗电线造成严重后果的现象的介绍，教育学生爱护公共设施，做一个合格公民。教育学生节约用电，养成勤俭节约的好习惯。
教学重点：
1．理论分析如何减少输电过程的电能损失。
2．远距离输电的原理。
教学难点：
远距离输送原理图的理解
教学过程：
新引入：
前面我们学习了电磁感应现象和发电机，通过发电机我们可以大量地生产电能．比如，葛洲坝电站通过发电机把水的机械能为电能，发电功率可达271.5万千瓦，这么多的电能当然要输到用电的地方去，今天，我们就学习输送电能的有关知识。
新讲解：
1、输送电能的过程
提问：发电站发出的电能是怎样输送到远方的呢？如：葛洲坝电站发出的电是怎样输到武汉、上海等地的呢？很多学生凭生活经验能回答：是通过电线输送的。
输送电能的过程：发电站→升压变压器→高压输电线→ 降压变压器→用电单位
2、远距离输电为什么要用高电压？
提问：为什么远距离输电要用高电压呢？
高压输电的原理
分析讨论的思路是：输电→导线（电阻）→发热→损失电能→减小损失
讲解：输电要用导线，导线当然有电阻，如果导线很短，电阻很小可忽略，而远距离输电时，导线很长，电阻大不能忽略．列举本上的一组数据．电流通过很长的导线要发出大量的热，请学生计算：河南平顶至湖北武昌的高压输电线电阻约400欧，如果能的电流是1安，每秒钟导线发热多少？学生计算之后，教师讲述：这些热都散失到大气中，白白损失了电能．所以，输电时，必须减小导线发热损失．
3、提问：如何减小导线发热呢？
分析：由焦耳定律 ，减小发热 ,有以下三种方法：一是减小输电时间 ，二是减小输电线电阻 ，三是减小输电电流 ．
4、提问：哪种方法更有效？
第一种方法等于停电，没有实用价值．第二种方法从材料、长度、粗细三方面说都有实际困难．适用的超导材料还没有研究出．排除了前面两种方法，就只能考虑第三种方法了．从焦耳定律公式可以看出．第三种办法是很有效的：电流减小一半，损失的电能就降为原的四分之一．通过后面的学习，我们将会看到这种办法了也是很有效的．
结论：
1：要减小电能的损失，必须减小输电电流。
2：输电功率必须足够大。
5、提问：怎样才能满足上述两个要求呢？
分析：根据公式 ，要使输电电流 减小，而输送功率 不变（足够大），就必须提高输电电压 。
高压输电可以保证在输送功率不变，减小输电电流减小输送电的电能损失。
变压器能把交流电的电压升高（或降低）
讲解：在发电站都要安装用升压的变压器，实现高压输电．但是我们用户使用的是低压电，所以在用户附近又要安装降压的变压器．
讨论：高压电输到用电区附近时，为什么要把电压降下？（一是为了安全，二是用电器只能用低电压．）
3.变压器能把交流电的电压升高或降低
实例分析
发电机的输出电压为220V，输出功率为44W，每条输电线电阻为0.2Ω，求用户得到的电压和电功率各是多少？如果发电站先用变压比为1：10的升压变压器将电压升高，经同样输电线路后，再经过10：1的降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和电功率又各是多少？
分析与解答：输送电路原理图如图。
发电站输出的功率P出是一定的,当以220伏的电压输出时,输出电流应该是：
I=P出/U出=44000W/220V=200A
两条输电线路的总电阻为0.4Ω,则导线上损失的电功率为：
P损=I2r=(200A)2×0.4Ω=16kW
用户得到的电功率为P=P出-P损=44kW-16kW=27kW
在导线上损失的电压为: U损=I2r=200V×0.4Ω＝80V．
用户得到的电压为：U=U出-U损=220V-80V=140V
如果用1：10的变压器将电压升高到2200V后再输送出去，则输出电流为：
I=P出/U出=44000W/2200V=20A
P损=I2r=(20A)2×0.4Ω=160W
用户得到的电功率为P=P出-P损=44kW-160W=43.83kW
在导线上损失的电压为: U损=I2r＝20V×0.4Ω＝8V．
加到用户端变压器上的电压为：U=U出-U损=2200V-80V=2192V
经过变压器降压后输送给用户的电压为：219.2V．
板书设计
1．高压输电的原理
2．减少电能损失的方法
（1）减小电阻
（2）要减小电能的损失，必须减小输电电流。
3．高压输电可以保证在输送功率不变，减小输电电流减小输送电的电能损失。
作业布置
非常学案
分层练习
C类
1．在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是 （ ）
A．使输电线粗一些B．减短输电线长度
C．减少通电时间 D．采用高压输电
B类
2．某水电站，用总电阻为2.5 的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是3×106kW。现用500kV电压输电，则下列说法正确的是（ ）
A. 输电线上输送的电流大小为2.0×105A
B. 输电线上由电阻造成的损失电压为15kV
C. 若改用5kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kW
D. 输电线上损失的功率为△P＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻
A类
一个变压器有5V、6V、350V三个副线圈，原线圈接在220V电压上，当5V线圈输出功率为6W、6V线圈接6Ω的电阻，350V线圈中有400mA电流时，原线圈中电流是多少？
答案：0.69A