5.5电能的输送教案

高二物理授课人：宋伟2012-2-16-1-5．5电能的输送（教案）[学习目标]1．知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程。2．知道降低输电损耗的两个途径。3．了解电网供电的优点和意义。[重点]找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可减少功率损失。[难点]理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU。[教学方法]自学讨论法、阅读法、讲解法。[教学手段]多媒体课件教学过程[教学过程]人们常把各种形式能（如水流能、燃料化学能、原子能）先转化为电能再进行传输，这是因为电能可以通过电网来传输.那么电能在由电厂传输给用户过程中要考虑什么问题？请同学们带着下列问题看书，然后再回答.1.为什么要远距离输电？电站建在资源丰富的地区，距离用户远，故需远距离输电.2.输送电能的基本要求是什么？（1）可靠，是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。（2）保质，就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。（3）经济，是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。3.为什么输电线上有电能损失？由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了。这是输电线上功率损失的主要原因。在输电线上有电能损失正是远距离大功率输电面临的主要困难，下面我们重点讨论怎样在输电过程中减少电能的损失。一、降低输电损耗的两个途径[情景设疑合作研讨]假定输电线路中的电流是I，输电电压为U，两条导线的总电阻是r，在图5.5-2中，导线的电阻集中画为一个电阻r.高二物理授课人：宋伟2012-2-16-2-1、怎样计算输电线路损失的功率？PI2r（参考教材第49页，第2题，与你得出的结论比较）明确电压损失2、据此，减少输电线上损失的电功率可以有两个途径，分别是：（1）减小输电线的电阻（2）减小输电电流3、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？1/2在输电电阻一定的情况下，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？1/44、通过第3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？减小输电电流5、如何减小输电线的电阻呢？由电阻定律知r=ρSl（1）、减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线.（2）、减小输电线的长度l不可行，因为要保证输电距离.（3）、增加导线的横截面积，可适当增大横截面积．．．．．．。太粗不可能，既不经济又架设困难。6、如何减小输电电流呢？通过导线的电流I=P/U（1）、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。（2）、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，输电线上的功率损失降为原来的1/n2倍。对比后结论：采用高压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施。7、输电电压是不是越高越好？不是。电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。8、我国采用的输电电压有哪几种？有110kV、220kV、330kV，输电干线采用500kV的超高压，西北电网正在建设750kV的线路。二、电网供电9、大型发电机发出的电压在10kV上下，不符合远距离输电的要求，怎么发电厂用户rIU图5.5-2高二物理授课人：宋伟2012-2-16-3-办？而到达目的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？在发电机处用升压变压器升高电压，在用户处用降压变压器降低电压.我国远距离高压输电情况及远距离高压输电的原理。如下图所示。设发电机的输出功率为P，则功率损失为ΔP=I22R用户得到的功率为P用=P-ΔP.输电线路上的电压损失为：ΔU=I2R，则U3=U2-ΔU.10、采用电网供电的优点是什么？可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能源的输送成本，获得最大的经济效益。同时，电网可以减少断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。使用电网，可以根据火电、水电、核电的特点，合理的调度电力，这就使得电气化社会的主要能源——电力的供应更加可靠，质量更高。三、实例探究例1、在电能输送过程中，若输送电功率一定，则在输电线上的功率损失（ACD）A、随输电线电阻的增大而增大B、与输送电压的平方成正比C、与输电线上电压损失的平方成正比D、与输电电流的平方成正比例2、某交流发电机输出功率为5×105W，输出电压为1.0×103V，假如输电线的总电阻R=10Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U=380V.（1）画出输电线路的示意图.（标明各部分的符号）（2）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（使用的变压器是理想变压器）［分析］引导学生画出电路.高二物理授课人：宋伟2012-2-16-4-引导学生写出各部分关系式U1∶U2=n1∶n2I2∶I1=n1∶n2U3∶U4=n3∶n4I3∶I4=n4∶n3U2=ΔU+U3P1=ΔP+P3ΔP=I22·R解：I1=11UP=500AΔP=5%P1=5%×5×105=2.5×104WΔP=I22RI2=RP损=50AI4=3801075.44445UPPUP所以101500501221IInn125503801075.453443IInn高二物理授课人：宋伟2012-2-16-5-四、课堂总结通过本节学习，主要学习以下问题：1．降低输电损耗的两个途径：减小线路电阻和减小输电电流。减小输电电流是最有效的途径。远距离输电线路上，ΔP=I2r=rU2，其中（I=UP总）。采用高压输电可以达到减小输电电流的目的。2．电网供电的优点五、巩固练习（D）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）2.远距离输电采用高压输电，“高压”是指下列各项中的哪个电压A.发电机两端输出的电压B.升压变压器输出端的电压C.输电导线上的电压D.降压变压器输出端的电压（BC）3.远距离输送一定功率的交流电，若输送电压升高为原来的n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是A.输电线上电功率损失是原来的n1B．输电线上电功率损失是原来的21nC．输电线上电压损失是原来的n1D．输电线上的电压损失是原来的21n（B）4．输电线的电阻为r,输送的电功率为P，输电电压为U，则用户得到的功率为rD.C.B..A22222UPrUPrUPPP（选作题）5．某学校配有一套校内备用供电系统，如图所示，用一台内阻为1的发电机向全校22个教室（每个教室有“220V，40W”的白炽灯6盏）供电，如果输电线的总电阻R是4，升压变压器和降压变压器（都认为是理想变压器）的匝数比分别是1：4和4：1，则①发电机的输出功率应是多大？②发电机的电动势是多大？③输电效率是多少？高二物理授课人：宋伟2012-2-16-6-①发电机的输出功率：P出=nP灯+22IR而I2=灯nII41413所以，P出=22×6×40+2422040622×4=5425W②E=U1+I1r，r为发电机内阻，U1=41U2U2=4U3+I2R=4×220+6×4=904V；I1=4I2所以，E=4904+4×6×1=250V③η=出灯出用PPPP=97%小结：电能输送问题一般离不开升、降压变压器，这时除用变压器的电压比或电流比公式外，最好画出电能输送示意图，这样便于分析问题和解决问题。输电线上流过的电流(输送电流)I送，对有升、降变压器电能输送问题的情况，有以下几种求法：①升副送线UPI，其中，“U升副”为最后一个升压变压器的次极线圈电压，也即电能输送电压。②线损送RPI