物理：《电能的远距离传输》教案（1）（鲁科版选修3-2）

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4.3　电能的远距离传输
［课时安排］1课时
［教学目标］：
（一）知识与技能
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。
（二）过程与方法
通过思考、讨论、阅读，培养学生阅读、分析、综合和应用能力
（三）情感、态度与价值观
1．培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度。
2．介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情。
［教学重点］
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与电压损失。
［教学难点］：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。
［教学器材］：投影仪、投影片
［教学方法］：自学讨论法、阅读法、讲解法。
［教学过程］
（一）引入新课
师：人们常把各种形式的能（如水流能、燃料化学能、核能）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？这节课我们就来学习远距离输电的知识，请同学们认真仔细地阅读教材，回答老师提出的下列问题（屏幕上打出）。
（二）进行新课
1．降低输电损耗的两个途径
问题1：输送电能的基本要求是什么？
问题2：远距离大功率输电面临的困难是什么？
问题3：输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低输电损耗的两个途径是什么？
问题4：如何减小输电线的电阻呢？
问题5：如何减小输电线中的电流呢？阅读并回答教材49页“思考与讨论”中的问题。
问题6：以上两个途径中，哪一个对于降低输电线路的损耗更有效？举例说明。
问题7：大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求，怎么办？而到达目的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？
问题8：投影片展示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.
问题9：目前，我国常用的远距离输电采用的电压有哪几种？
问题10：是不是输电电压越高越好？为什么？
问题11：采用电网供电的优点是什么？
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2．高压交流输电
高压输电的优点
【例1】远距离输送交变电流都采用高压输电。我国西北电网正在建设750kV线路。采用高压输电的优点是 （ ）21世纪教育网
A．可节省输电线的铜材料
B．可根据需要调节交流电的频率
C．可减少输电线上的能量损耗
D．可加快输电的速度
解析：远距离输电过程中，由于电流的热效应，输电线上发生热损耗，根据焦耳定律，损耗功率P损=I2R=（）2R，式中P为输电功率，U为输电电压，R为输电线电阻，在P、R不变时，P损∝（）2，所以采用高压输电可减少输电线上的能量损耗，当P损、P不变时，R∝U2，又R=ρ，联立得输电线横截面积S∝.采用高压输电，在损耗功率不变的情况下可使输电线横截面积大大减小而节省输电线铜材料.选项A、C正确
点评：在远距离输送电能计算线路功率损耗时常用关系式P损= I线2R线计算.其原因是I线较易求出：I线=P送/U送，而P送=I送U送或P损=U线2/R线则不常用，其原因是在一般条件下，U线不易求出，且易把U线和U送相混淆而造成错误。
远距离输电的过程
【例2】某小型水电站发电机输出的电功率为100 kW，输出电压 250 V，现准备向远处输电，所用输电线的总电阻为8 Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，用户获得220 V电压.求应选用匝数比为多大的升压变压器和降压变压器？（理想变压器）
解析：画出高压输电线路图如图所示
设升压变压器原线圈电流为I1，电压为U1，有U1=250 V，
I1= A=400 A.
升压变压器副线圈电流为I2，当输电线上损失功率为输送功率的5%时，有
ΔP=I22r线=5%P
I2= A=25 A
因此升压变压器的匝数比
降压变压器副线圈中的电流为I4，用户得到的功率P′=P-ΔP=95%P 又P′=U4I4
所以I4= A=431.8 A.
而降压变压器原线圈电流I3=I2=25 A
所以，降压变压器匝数比.
点评：解决传输电问题时，应注意:①根据输电情况画出传输电路图.②注意传输功率P，线路损失功率ΔP和用户得到功率P′及传输电压、线路损失电压和用户得到电压的区别和联系，根据需要选用它们不同表示形式。
3．高压直流输电
（1）高压直流输电系统原理
（2）高压直流输电的优越性
（三）课堂总结、点评
通过本节学习，主要学习以下问题：[来源:21世纪教育网]
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，P损=I2r=，其中（I=）。采用高压输电可以达到减小输电电流的目的。
2．高压交流直流输电的原理
（四）实例探究
例 某交流发电机输出功率为5×10.5 W，输出电压为U=1.0×10.3 V，假如输电线的总电阻R=10 Ω，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（下图）。（标明各部分的符号）21世纪教育网
（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）
[作业布置]
课本P78 1、2、3、4、5、6
［教学反思］：[来源:21世纪教育网]
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