高中物理粵教版（2019）选择性必修第二册 3.4 远距离输电第1课时 教案

远距离输电
教学目标：
(1) 知道输电的过程。
　　(2) 知道什么是导线上的功率损耗和电压损耗；知道如何减小损耗。
　　(3) 理解为什么远距离输电要用高压;并理解电压损耗和能量损耗的关系。
学情分析：
学生已经在3-1教材中学习了电路中功率、电压、电阻、电流、电阻等各个物理量关系，同时又有前一节变压器基础知识的铺垫，通过导学案引导，让学生在本节课中发现问题，解决问题，再发现问题，小组合作探究解决问题，最后达到突破难点，理解重点的目的。
教学重点：设计电能输送的示意图，并理解输电过程中的电压损耗和能量损耗的关系。
教学难点：输电过程中要保证输送功率不变，理解输电过程中的电压损耗和能量损耗的关系。
一、从生活走进物理
1、三峡水电站 2、核电站 3、抽水蓄能发电站
在实际生活中，为了合理地利用天然资源，水电站要建筑在河流上，火电站有时要建筑在煤矿附近。但是用电的地方却分布很广，有的地方离发电站很远。发电站发出的电能是怎样输送到远方的呢？
输送电能的基本要求是：可靠、保质、经济
二、分析降低输电损耗的途径
【自主学习】教师给出输电原理图，学生阅读教材根据原理图完成以下内容设输电电流为I，输电线的电阻为R，则功率损失为 P=____
有什么方法可以减少输电中功率损失？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 倍？
在线路电阻一定的情况下，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 倍？你认为哪个途径对于降低输电损耗更为有效？
教师提问
1、怎样减小电阻依据是什么？
方案一:由电阻定律 可知，在输电线长度L一定的情况下，为了减小 电阻，应当选用 、
的导线。
学生查阅资料：几种导体材料在20℃时的电阻率
材料 ρ/Ω·m
银 1．6×10-8
铜 1．7×10-8
铝 2．9×10-8
钨 5．3×10-8
铁 1．0×10-7
目前一般用电阻率较小的 作导线材料。但是，要增大导线的横截面积，就要多耗费金属材料， ，给架线带来很大困难。
2、怎样减小电流？依据是什么？依据P=UI U：的含义是什么…
教师分析原理图中的物理量，找到物理量关系，写出表达式
例题1：电厂的输出功率是22KW,用总电阻为2Ω的导线给远方的用户输电，若输电电压是220V，导线损失的功率为多少？若输电电压改为22KV，导线损失的功率又为多少？
方案二：减小导线中的电流I，在导线电阻不变的条件下，电流如果减小到原来的百分之一，功率损失公式 得损失功率减小到原来的
思考1：怎样才能保证我们电能不变的情况下，使输电的电流减小呢？
思考2：怎样才能实现升高电压呢？
思考3：升压后的电能输送到用户后，能直接用吗？还需要怎么办？
三、电能输送的示意图
1．基本环节
2.各物理量之间的关系
升压变压器：U1∶U2=n1∶n2 I2∶I1=n1∶n2 P1=P2
降压变压器：U3∶U4=n3∶n4 I3∶I4=n4∶n3 P3=P4
输电导线上：U2=ΔU+U3 P1=ΔP+P3 ΔP=I22·R
例1、某交流发电机输出功率为5×105 W，输出电压为U=1.0×103 V，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=380 V.
( 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）
（2）1：10 25：1
例2、一小型发电站通过升压，降压变压器把电能输给用户。已知发电机的输出功率是500kW，端电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5，两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω，降压变压器的输出电压为220V，不计变压器的损耗。求：
（1）升压变压器的副线圈两端电压；
（2）输电导线上的功率损失；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比；
（4）用户得到的功率。
（1）2500V （2）60kW （3）10:1 （4）440kW
思考：有一台内阻为1Ω的发电机，供给一所学校照明电路，如图，升压变压器的匝数比为1：4，降压变压器的匝数比为4：1，输电线总阻为R=4Ω，全校共22个班，每班有“220V,40w”的灯6盏，若要保证全部电灯正常发光，
讨论：1）发电机的输出功率多大？
2）发电机的电动势多大？
3）输电效率是多少？
4）若使用灯数减半并正常发光，发电机的输出功率是否减半？
发电厂
高压输电
用户
升压变压器
降压变压器