電能的輸送

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高二 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


電能的輸送
葉洪濤
教材分析:
在前一節(jié)已經(jīng)學(xué)習(xí)了變壓器的工作原理,現(xiàn)進(jìn)一步學(xué)習(xí)在生活生產(chǎn)中應(yīng)用變壓器。講解電路的電壓損失的目的是希望學(xué)生對(duì)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只有一個(gè),分析問題應(yīng)綜合的考慮,抓住主要方面。但真正的實(shí)際問題比較復(fù)雜,中并不要求深人討論輸電中的這些實(shí)際問題,也不要求對(duì)輸電過程中感抗和容抗的影響進(jìn)行深入分析。中要注意掌握好分寸。
學(xué)情分析:
學(xué)生常常會(huì)容易將導(dǎo)線上的電壓損失與輸電電壓混淆起,甚至進(jìn)而得出錯(cuò)誤結(jié)論。為了防止錯(cuò)誤的發(fā)生,在學(xué)習(xí)時(shí)可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論,澄清認(rèn)識(shí)。
教學(xué)目標(biāo):
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)之一。知道輸電的過程,了解遠(yuǎn)距離輸電的原理。
2.理解各個(gè)物理量的概念及相互關(guān)系。
3.知道什么是輸電導(dǎo)線上的功率和電壓損失和如何減少功率和電壓損失。
4.理解為什么遠(yuǎn)距離輸電要用高壓。
過程和方法
1.通過例題板演使學(xué)生學(xué)會(huì)規(guī)范解題及解題后的思考。
2.通過遠(yuǎn)距離輸電原理分析,具體計(jì)算及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過程,使學(xué)生學(xué)會(huì)分析解決實(shí)際問題
的兩種基本方法:理論分析、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)。
情感目標(biāo)
通過對(duì)我國遠(yuǎn)距離輸電的學(xué)習(xí),結(jié)合我國通電報(bào)導(dǎo)及個(gè)別違法分子偷盜電線造成嚴(yán)重后果的現(xiàn)象的介紹,教育學(xué)生愛護(hù)公共設(shè)施,做一個(gè)合格公民。教育學(xué)生節(jié)約用電,養(yǎng)成勤儉節(jié)約的好習(xí)慣。
教學(xué)重點(diǎn):
1.理論分析如何減少輸電過程的電能損失。
2.遠(yuǎn)距離輸電的原理。
教學(xué)難點(diǎn):
遠(yuǎn)距離輸送原理圖的理解
教學(xué)過程:
新引入:
前面我們學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象和發(fā)電機(jī),通過發(fā)電機(jī)我們可以大量地生產(chǎn)電能.比如,葛洲壩電站通過發(fā)電機(jī)把水的機(jī)械能為電能,發(fā)電功率可達(dá)271.5萬千瓦,這么多的電能當(dāng)然要輸?shù)接秒姷牡胤饺ィ裉,我們就學(xué)習(xí)輸送電能的有關(guān)知識(shí)。

新講解:

1、輸送電能的過程
  提問:發(fā)電站發(fā)出的電能是怎樣輸送到遠(yuǎn)方的呢?如:葛洲壩電站發(fā)出的電是怎樣輸?shù)轿錆h、上海等地的呢?很多學(xué)生憑生活經(jīng)驗(yàn)?zāi)芑卮穑菏峭ㄟ^電線輸送的。

輸送電能的過程:發(fā)電站→升壓變壓器→高壓輸電線→ 降壓變壓器→用電單位


2、遠(yuǎn)距離輸電為什么要用高電壓?
提問:為什么遠(yuǎn)距離輸電要用高電壓呢?
高壓輸電的原理
分析討論的思路是:輸電→導(dǎo)線(電阻)→發(fā)熱→損失電能→減小損失
講解:輸電要用導(dǎo)線,導(dǎo)線當(dāng)然有電阻,如果導(dǎo)線很短,電阻很小可忽略,而遠(yuǎn)距離輸電時(shí),導(dǎo)線很長(zhǎng),電阻大不能忽略.列舉本上的一組數(shù)據(jù).電流通過很長(zhǎng)的導(dǎo)線要發(fā)出大量的熱,請(qǐng)學(xué)生計(jì)算:河南平頂至湖北武昌的高壓輸電線電阻約400歐,如果能的電流是1安,每秒鐘導(dǎo)線發(fā)熱多少?學(xué)生計(jì)算之后,教師講述:這些熱都散失到大氣中,白白損失了電能.所以,輸電時(shí),必須減小導(dǎo)線發(fā)熱損失.
3、提問:如何減小導(dǎo)線發(fā)熱呢?

分析:由焦耳定律 ,減小發(fā)熱 ,有以下三種方法:一是減小輸電時(shí)間 ,二是減小輸電線電阻 ,三是減小輸電電流 .
4、提問:哪種方法更有效?
  第一種方法等于停電,沒有實(shí)用價(jià)值.第二種方法從材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)三方面說都有實(shí)際困難.適用的超導(dǎo)材料還沒有研究出.排除了前面兩種方法,就只能考慮第三種方法了.從焦耳定律公式可以看出.第三種辦法是很有效的:電流減小一半,損失的電能就降為原的四分之一.通過后面的學(xué)習(xí),我們將會(huì)看到這種辦法了也是很有效的.
結(jié)論:
1:要減小電能的損失,必須減小輸電電流。
2:輸電功率必須足夠大。

5、提問:怎樣才能滿足上述兩個(gè)要求呢?
分析:根據(jù)公式 ,要使輸電電流 減小,而輸送功率 不變(足夠大),就必須提高輸電電壓 。
高壓輸電可以保證在輸送功率不變,減小輸電電流減小輸送電的電能損失。
變壓器能把交流電的電壓升高(或降低)
講解:在發(fā)電站都要安裝用升壓的變壓器,實(shí)現(xiàn)高壓輸電.但是我們用戶使用的是低壓電,所以在用戶附近又要安裝降壓的變壓器.
討論:高壓電輸?shù)接秒妳^(qū)附近時(shí),為什么要把電壓降下?(一是為了安全,二是用電器只能用低電壓.)
3.變壓器能把交流電的電壓升高或降低

實(shí)例分析
發(fā)電機(jī)的輸出電壓為220V,輸出功率為44W,每條輸電線電阻為0.2Ω,求用戶得到的電壓和電功率各是多少?如果發(fā)電站先用變壓比為1:10的升壓變壓器將電壓升高,經(jīng)同樣輸電線路后,再經(jīng)過10:1的降壓變壓器降壓后供給用戶,則用戶得到的電壓和電功率又各是多少?

分析與解答:輸送電路原理圖如圖。
發(fā)電站輸出的功率P出是一定的,當(dāng)以220伏的電壓輸出時(shí),輸出電流應(yīng)該是:
   I=P出/U出=44000W/220V=200A
  兩條輸電線路的總電阻為0.4Ω,則導(dǎo)線上損失的電功率為:
  P損=I2r=(200A)2×0.4Ω=16kW
  用戶得到的電功率為P=P出-P損=44kW-16kW=27kW
  在導(dǎo)線上損失的電壓為: U損=I2r=200V×0.4Ω=80V.
  用戶得到的電壓為:U=U出-U損=220V-80V=140V
  如果用1:10的變壓器將電壓升高到2200V后再輸送出去,則輸出電流為:
  I=P出/U出=44000W/2200V=20A 
   P損=I2r=(20A)2×0.4Ω=160W
  用戶得到的電功率為P=P出-P損=44kW-160W=43.83kW
  在導(dǎo)線上損失的電壓為: U損=I2r=20V×0.4Ω=8V.
  加到用戶端變壓器上的電壓為:U=U出-U損=2200V-80V=2192V
  經(jīng)過變壓器降壓后輸送給用戶的電壓為:219.2V.

板書設(shè)計(jì)

1.高壓輸電的原理

2.減少電能損失的方法
(1)減小電阻
(2)要減小電能的損失,必須減小輸電電流。
3.高壓輸電可以保證在輸送功率不變,減小輸電電流減小輸送電的電能損失。


作業(yè)布置
非常學(xué)案


分層練習(xí)
C類
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(zhǎng)度
C.減少通電時(shí)間 D.采用高壓輸電

B類
2.某水電站,用總電阻為2.5 的輸電線輸電給500km外的用戶,其輸出電功率是3×106kW,F(xiàn)用500kV電壓輸電,則下列說法正確的是(  。
A. 輸電線上輸送的電流大小為2.0×105A
B. 輸電線上由電阻造成的損失電壓為15kV
C. 若改用5kV電壓輸電,則輸電線上損失的功率為9×108kW
D. 輸電線上損失的功率為△P=U2/r,U為輸電電壓,r為輸電線的電阻
A類
一個(gè)變壓器有5V、6V、350V三個(gè)副線圈,原線圈接在220V電壓上,當(dāng)5V線圈輸出功率為6W、6V線圈接6Ω的電阻,350V線圈中有400mA電流時(shí),原線圈中電流是多少?

答案:0.69A




本文來自:逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaoer/38618.html

相關(guān)閱讀:5.5 電能的輸送 學(xué)案(人教版選修3-2)