学人教版选修32 5.5电能的输送 教案 (4).doc

第五节 电能的输送【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。2知道电能输送过程中有功率损失和电压损失，理解降低这两种损失的途径。3知道输电过程的几个环节，并能够画出示意图，根据示意图会进行简单的计算。4了解电网供电的优点。5了解输电的新技术。二、过程与方法1通过阅读、思考与讨论，提高学生分析解决实际问题的能力。2通过理论探究与演示实验验证相结合，培养学生的科学研究方法。三、情感态度与价值观 体会物理知识在生产、生活中的巨大作用，激发学生学好知识投身祖国建设的热情。 【教学重点】 1理解高压输电是减少功率损失和电压损失的切实可行的措施。 2输电过程示意图中各物理量之间的关系。 【教学难点】 1区别输电线上损失的功率和输电功率；输电线上损失的电压和 输电电压。 2利用输电过程示意图进行简单的计算。 【教学方法】自学、讨论、交流、演示实验。 【教学过程】 一、学生自学下发学案一份，学生根据学案上的问题有目的地阅读课文 并尝试回答学案上的问题，期间老师可巡视指导，大约用时15分钟。 学案内容： 1为什么存在远距离输电问题？ 2输送电能的基本要求是什么？ 3什么是输电线上的功率损失？ 4减小输电线上的功率损失有几种途径？这几种途径如何能够实现？哪一种更有效？哪一种切实可行？ 5除功率损失以外，输电线上还有什么损失，用问题4中的减少功率损失的有效方法能有效减少这种损失吗？ 6在实际输电过程中，输电电压是不是越高越好呢？目前我国常用的远距离输电电压有哪几种？ 7下图为远距离输电的示意图，输电过程包括哪几个部分？完成各物理量之间关系的填空。（1）对于理想变压器，；，。（2）对于理想变压器； ； ； ； 。（3）输电线上损失的电压u线=i线r线。 输电线上损失的功率p线=i线2r线= = 。 （4）由电路关系可得：i2=i线=i3；u2- =u3；p2- =p3。 （5）注意区别： 输电电压u2与输电线上损失的电压u线，二者关系为 。 输电功率p2与输电线上损失的功率p线，二者关系 为 。 8利用以上示意图完成下列问题的计算。 在某次远距离输电过程中，电厂发电机输出的总功率为，输出电压为，输电线路的总电阻为，线路上损失的功率为输送功率的，用户得到的电压为，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少？9采用电网供电的优点有什么？二、讨论、交流、实验验证 请同学回答学案上的问题，并组织同学之间讨论、交流，必要时进行实验验证。1在讨论问题4时给出下面这个问题以体会增大横截面积来减小电阻的不可行性：把200 kw的电能用铝导线输送到10 km以外，使用110 v电压输电，导线上的功率损失达到10%，已知铝的电阻率为，则输电线的直径约为多大？（约为35 cm）2问题7的部分答案为：（3）p线=i线2r线= u线i线 = u线2/r线（4）u2-u线=u3；p2- p线=p3（5）输电电压u2与输电线上损失的电压u线的关系为u线=r线输电功率p2与输电线上损失的功率p线的关系为p线=r线3问题7中 u2-u线=u3；p2- p线=p3这两个关系对于学生而言较抽象，因此从理论层面上解释以后，再用演示实验验证，实验中所用器材的电路图如下：电路正常工作后，用交流电压表分别测出uab和ucd，读出交流电流表的示数i，验证uab - 2ir1 =ucd和iuab - 2i2r1 =iucd是否成立。4问题8的答案为；，可以利用电压之比，也可以利用电流之比。三 、例题分析例1、发电机的输出电压为220v，输出功率为44kw，每条输电线电阻为0.2，求用户得到的电压和电功率各是多少？如果发电站先用变压比为1：10的升压变压器将电压升高，经同样输电线路后，再经过10：1的降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和电功率又各是多少？分析与解答：输送电路原理图如图5-5-2。发电站输出的功率p出是一定的,当以220伏的电压输出时,输出电流应该是： i=p出/u出=44000w/220v=200a 两条输电线路的总电阻为0.4,则导线上损失的电功率为： p损=i2r=(200a)20.4=16kw 用户得到的电功率为p=p出-p损=44kw-16kw=27kw 在导线上损失的电压为: u损=i2r=200v0.480v用户得到的电压为：u=u出-u损=220v-80v=140v 如果用1：10的变压器将电压升高到2200v后再输送出去，则输出电流为： i=p出/u出=44000w/2200v=20a p损=i2r=(20a)20.4=160w 用户得到的电功率为p=p出-p损=44kw-160w=43.83kw 在导线上损失的电压为: u损=i2r20v0.48v加到用户端变压器上的电压为：u=u出-u损=2200v-80v=2192v 经过变压器降压后输送给用户的电压为：219.2v 例2、一个小型水力发电站，发电机输出电压u0=250v，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为pm=30kw，它通过总电阻r线=20的输电线直接向远处的居民区供电。设居民区所有用电器都是额定电压u用=220v的白炽灯，总功率为p用=22kw，不计灯丝电阻随温度的变化。（1）当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少伏?发电机实际输出的电功率多大?（2）若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗。已知用户变压器的降压比为40：1，当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大? 解析：（1）如图5-5-3，p用=u用2/r用=2.2， i=u0/(r用+r线)=250/4.2=59.5（a） u灯=ir用130.9v131v p输=u0i=14880w14.9kw （2）如图5-5-4，p用=u4i4, u4=220v, i4=110a i3/i4=n4/n3, i3=i4/40=2.5a p损=i32r