高中物理人教版 (新课标)选修35 电能的输送教案

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修35 电能的输送教案

高二新课 交变电流 第17周六2006-12-23§17.5电能的输送要 点：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．理解各个物理量的概念及相互关系充分理解P=U2/R； ； 中的物理量的对应关系 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 理解为什么远距离输电要用高压教学难点：高压输电的道理．考试要求：高考Ⅰ（新增内容要求）课堂设计：本堂课主要让学生会从理论分析如何减少输电过程的电能损失。对于电路上的功率损失，根据学生的实际情况，引导学生自己从已有的直流电路知识出发，进行分析，得出结论；电路上的电压损失，是教材新增加的．目的是希望学生对输电问题有更全面、更深人和更接近实际的认识，知道影响输电损失的因素不只一个，本堂课中安排学生在原有基础知识的前提下，推导出跟电压的损失的有关因素。对于输电过程中感抗和容抗的影响教材要求不高，所以不再进行深入分析 。解决难点：通过自学、教师讲解例题分析、实验演示来逐步突破重点、难点、疑点培养能力：培养学生的阅读和自学能力；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．学生现状：学生常常容易将导线上的电压损失面△U=U-U’与输电电压混淆起来，甚至进而得出错误结论．可引导学生进行讨论，澄清认识 课堂教具：电能输送过程的挂图一幅考试说明：一、新课引入我国的山东，陕西、河北等地盛产苹果。据到过烟台的旅游者描述，在当地从事苹果交易，一般论“一堆多少钱”，根本懒得去称斤两，看来价格不会很高。但是，烟台苹果运到内地，价格就上来了。这是为什么？学生：（包装&中间商分成&广告…）添加运输费用电能也是一种商品，也存在生产、运输和消费的问题。为了合理利用水、煤等能源，发电站通常修建在靠近这些天然能源的地方。但用的工厂、生活用户分布却很广泛，有的离电厂很远。因此就需要把电能输送到远方，这就涉及到一个电能的输送问题。输送电能的基本要求是：安全可靠、保质、经济可靠指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电；保质，就是保证电能的质量——电压、频率稳定；经济，则是输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少，电价低。二、新课教学【问】在远距离输电的过程中主要考虑的是什么？(减少电能的损失)【问】输电过程中为什么会有电能损失？ 任何导线都是具有电阻的，因而输电过程中必然有一部分电能转化成热而损失。ΔU、ΔP用电器I发电厂　U、PU’R【板书】1．输电导线上的功率损耗功率损失：P损＝I2R这种损耗显然是非常浪费的，我们要尽量减少。一般要求这种损失不超过输电功率的10％【问】怎样减少输电的功率损耗呢？可以有两种方法：【板书】（1）减少导线的电阻由可知，可以通过改变ｌ、ρ、ｓ三个量a.减小ｌ，一般输电线已达到了最短路径。b.选用电阻率ρ小的材料，铝或铜（银最小但太贵）c.增大导线截面积S，这不但使造价提高，而且会使金属导线太重，效果不大。例1：把功率为200KW的电能用铝线输送到10Km以外的地方，要使功率损耗为输电功率的10％，用110V的电压输电，导线的截面积约需多大？（ρ＝2.9×10-8Ω·m）(P损＝200×103×10％＝UI，I＝P损/U＝181A　；P损＝I2R　求得S=96000mm2)【板书】（2）减小导线中的电流在导线电阻不变的情况下，电流如果减小为原来的百万分之一，功率损失P损＝I2R就减小为原来的万分之一。【问】如何来减小导线中的电流呢？一般来说，输电功率的大小不能随意改变，由P＝UI可知，当P一定时，只要提高U，就能减小I。这就是要采用高压输电的道理。例2：在例1中，若把电压提高100倍，即11KV，则导线的截面积只需9.6mm2。【板书】结论：高压输电可以保证在输送功率不变，减小输电电流来减小输送电的电能损失．输电导线有电阻，欧姆定律告诉我们，电流通过导线时，会在线路上产生电压降，这就使得输电导线末端的电压U′比起始端电压U低。【板书】2．输电导线上的电压损失△U= U－U′对于交流输电来说，既有电阻造成的电压降损失ΔU＝IR，也有感抗和容抗（总称电抗）造成的电压损失。a.交流电通过导线，由于自感产生感抗b.导线架在空中，与空气、大地（导体）构成电容器；埋在地下的导线包有绝缘，导线、绝缘体、大地构成电容器。有时电抗造成的损失比电阻造成的还要大。（高中阶段不考虑电抗引起的损失）线路上的电压损失太大，送到用电设备的电压就会太低，通常要求线路上的电压损失不超过直觉输电电压的10％－15％。【板书】减小电压损失的方法：（1）增大导线的截面积，只在低压照明电路上才较有效。（2）提高输电电压（即减小输电电流）通过以上分析，我们看到，无论从减小输电的功率损失，还是减小电压损失方面都要求提高输电电压，来减小输电电流。但也不是电压越高就越好，电压越高，对线路的绝缘性要求就越高，修建线路的费用就会增大，且对变压器的性能要求也更高。故实际应用要综合考虑各种因素，选择合适的输电电压。如果距离较近（百米以内）一般低压送电（如220V）如果距离较远（几十千米到几百千米），高压送电目前我国远距离送电采用的110KV,220KV和330KV,更远的500KV世界正在实验的1150KV 大型发电机发出的电压，等级10.5KV、13.8KV、15.75KV、【问】大型发电机的电压远小于远距离送电的电压，如何来解决这个问题？【问】而送到用户的电压又不用如此高的电压，又如何来解决这个问题。用升压变压器使发电机的电压升高，而到用户端，则用降压变压器使之变为低电压。【板书】3、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 → 用户端。引导学生写出各部分关系式(理想变压器)U1∶U2=n1∶n2 P1=P2 I2∶I1=n1∶n2U3∶U4=n3∶n4 P3=P4 I4∶I3= n3∶n4U2=U损+U3 I2= I3P=P损+P用户P损=I22·R　一般来说，从发电厂输出的电压已经经过升压。三、巩固练习课本P227练习四四、作业布置课后札记：