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
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