2022年高中物理远距离输电教案.docx

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1、精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -第五节电能的输送本节教材分析这节教材是同学前面所学学问综合运用解决实际问题的一个典型例子. 通过本节的学习,要留意培育和提高同学运用物理学问分析、解决实际问题的才能. 教材写得比较具体、通俗,可让同学阅读课本,然后提出一些问题引导同学摸索、争论. 在内容的处理上,应留意以下几个方面：1. 对于电路上的功率缺失,可引导同学自己从已有的直流电路学问动身,进行分析, 得出结论.2. 讲解电路上的电压缺失,是本节教材新增加的. 目的是期望同学对输电问题有更全面、更深化和更接近实际的熟悉,知道影响输电缺失的因素不只

2、一个,分析问题应综合考虑,抓住主要方面 . 但真正的实际问题比较复杂,教学中并不要求深化争论输电中的这些实际问题,也不要求对输电过程中感抗和容抗的影响进行深化分析.3. 同学常常简洁将导线上的电压缺失U=U- U与输电电压混淆起来,甚至进而得出错误结 论. 要通过具体的例子,可引导同学进行争论,澄清熟悉. 要留意,切不行单纯由老师讲解,而代替了同学的摸索,否就会事倍功半,似快而实慢.4. 课本中讲了从削减缺失考虑,要求提高输电电压.又讲了并不是输电电压越高越好 . 期望帮忙同学科学的、全面的熟悉问题,逐步树立正确的分析问题、熟悉问题的观点和方法 . 节后设的阅读材料直流输电既可以开阔同学眼界,

3、也可以增加学问 .教学目标 一、学问目标1. 知道“便于远距离输送”是电能的优点,知道输电过程.2. 知道什么是输电线上的功率缺失和如何削减功率缺失.3. 知道什么是输电导线上的电压缺失和如何削减电压缺失.4. 懂得远距离输电要用高压.二、技能目标培育同学阅读、分析、综合和应用才能.三、情感态度目标1. 培育同学遇到问题要认真、全面分析的科学态度.2. 介绍我国远距离输电概况,激发同学投身祖国建设的热忱.教学重点找出影响远距离输电缺失的因素,使同学懂得高压输电可削减P与 U缺失 .教学难点懂得高压输电原理,区分导线上的输电电压U 和缺失电压 U.教学方法自学争论法 .教学用具可拆变压器（ 2

4、台）、长导线、同学电源、小灯泡、投影仪、CAI 课件 .课时支配1 课时教学过程 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, 这是由于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？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -这节课我们就来学习远距离输电的学问,请同学们认真认真的阅读

5、教材,回答老师提出的以下问题（屏幕上打出）生阅读并绽开猛烈的争论.二、新课教学1. 输电线上的功率缺失师输送电能的基本要求是什么？生输送电能的基本要求是：牢靠、保质、经济. 牢靠,是指保证供电线路牢靠的工作,少有故障和停电. 保质, 就是保证电能的质量,即电压和频率稳固. 经济是指输电线路建造和运行的费用低,电能损耗小,电价低.师远距离大功率输电面临的困难是什么？生在输电线上有功率缺失和电压缺失.师输电线上功率缺失的缘由是什么？功率缺失的表达式是什么？如何减小输电线上的电压缺失？生 1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缺失掉了.这是输电线上功率缺失的主要缘由.生

6、2设输电电流为I ,输电线的电阻为R,就功率缺失为P=I 2R.2生 3依据功率缺失的表达式P=I R 可知,要削减输电线上的功率缺失,有两种方法：其一是减小输电线的电阻.其二是减小输电电流.师如何减小输电线的电阻了？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_生依据电阻定律可知R 线=1 ,要减小输电线的电阻R线 ,可采纳下述方法：S可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_减小材料的电阻率. 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 .减小输电线的长度l 不行行,由于要保证输电距离.增加导线的横截面积,可适当增大横截面积 . 太粗不行能,既不经济又架设困难.

7、师如何减小输电线中的电流了？生在输电功率肯定的条件下,依据P=UI 可知,要减小输电线中的电流I ,必需提高输电电压 U,这就是采纳高压输电的道理.2. 输电线上的电压缺失师在直流输电时,输电线上电压缺失的缘由是什么？沟通输电了？生 1由于输电线有电阻,电流在输电线上有电压缺失.生 2对沟通输电线路来说,既有电阻造成的电压缺失,也有感抗和容抗造成的电压缺失.师在不计感抗和容抗的条件下,电压缺失的表达式是什么？生电压缺失U=U- U =I R线师如何减小电压缺失,保证输电质量了？生依据电压缺失的表达式U=I R 线可知,要削减输电线上的电压缺失,有两种方法：其一是减小输电线的电阻R 线.其二是削

8、减输电电流. 方法同削减功率缺失.师为了削减功率缺失和电压缺失,都需要采纳高压输电,但并不是电压越高越好. 由于电压越高,对输电线绝缘的要求就越高,这样不经济. 实际输电时,要综合考虑各种因素.3. 几种输电模式师常用的输电模式有几种？各是什么？生 1低压输电：输电功率为100 kW 以下,距离为几百米以内,一般采纳220 V 的电压输电 .生 2高压输电：输电功率为几千千瓦到几万千瓦,距离为几十千米到几百千米,一般采可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料

9、 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -用 35 kV 或 110 kV 的电压输电 .生 3超高压输电：输电功率为10 万千瓦以上,距离为几百千米,必需采纳220 kV 或更高的电压输电 .师我国远距离输电采纳的电压有哪几种？生有110 kV 、220 kV 、330 kV 、500 kV.师大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求,怎么办？而到达目的的的电压也不符合用户的要求,怎么办？生在发电机处用升压变压器上升电压,在用户处用降压变压器降低电压.师用CAI 课件展现我国远距离高压输电情形及远距离高压输电的原理. 如

10、下图所示 .2设发电机的输出功率为P,就功率缺失为 P=I 2 R用户得到的功率为P用=P- P.电压缺失为 U=I 2R,就 U3=U2- U.4. 例题分析某沟通发电机输出功率为510.5 W,输出电压为U=1.0 10.3 V,假如输电线的总电阻R=10,在输电线上缺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）（2）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（使用的变压器是抱负变压器）解析：引导同学画出电路.引导同学写出各部分关系式U U1=n1 n2I 2I 1=n1 n2 U2U 用=n1 n2I 3 I

11、2=n1 n2U1=U损+U2P=P 损 +P 用户2P损 =I 2 R可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解： I 1=P =500 AU可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -54P损 =5%P=5% 510 W=2.5 10 W2P损 =I 2 RP损可编辑资料 - - - 欢迎下载

12、精品_精品资料_I 2=I 3=RP用户=50 APP损=5= 4.7510可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_U 用户U 用户380可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_所以 n1I 2n 2I 150150010可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_n1I 34.7510525可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_n2I 2380501可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_三、小结通过本节学习,主要学习以下问题：可编辑资料 - - - 欢迎下载

13、精品_精品资料_1. 远距离输电线路上,P 损=I22U 损R=RP总,其中（ I =） .U可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2. 远距离高压输电中,P 损和 U 损都能削减 .3. 沟通和直流输电有其各自的优点和不足.4. 电站输出功率由用户消耗功率打算.四、布置作业（略0五、板书设计六、本节优化训练设计1. 单相沟通发电机的路端电压为220 V,输出的电功率为4400 W,发电机到用户单根输电线的电阻为2 ,求（1）用户得到的电压和电功率各是多少？（2）假如用变压比为1 10 的升压变压器升压后向用户输电,用户处再用变压比为101 的降压变压器降压后使用,那么用户得到的实际

14、电压和电功率又是多少？32. 一条河的流量为Q=40 m/s ,落差为h=5 m.利用它发电,单相沟通发电机效率1=50%,输出电压 U=400 V,输电线总电阻R 线=5 ,电线上答应缺失的最大电功率为发电机输出的电功率 2 倍, 2=5%,用户所需电压为220 V ,设计输电线两端变压器的原、副线圈匝数比各是多少？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - -

15、- - -参考答案：1. 解析（ 1）不用变压器,直接输电时：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_P送干线中电流： I =4.4=10 3A=20 A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_U 送220电线上缺失的：U 损=I R线=20 2 2 V=80 VP损 =I U 损=1600 W用户得到的： U 户=220 V-80 V=140 VP户 =P- P 损=4400 W-1600 W=2800 W（2）用变压器时,电路如下列图.U1=10U=2200 V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_I 线 =P = 4400A=2 A可编辑资料 - - - 欢迎下

16、载精品_精品资料_U 12200U2=U1 - I 线 R=2200 V-2 4 V=2192 V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_所以 U 户 = U 210=219.2 V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2P户 =P- I 线 R=4400 W-4 4 W=4384 W2. 解析：发电机将水机械能转换为电能,其中：63P输 =1Qgh=50% 10 4010 5 W=10 W输电线上缺失：4P损 =2P 输=5 10 W输电线上答应输送的最大电流可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_P损I 线 =R线510 45A=100 A可编辑资料 - - -

17、欢迎下载精品_精品资料_而不用变压器直接输送时,输电线上电流大小：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_6I = P输10=2500 A100 A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_U 送400为削减电能缺失,必需是先升压后降压,输电线路如下列图.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精

18、品资料_P输I 1=U 送=2500 A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_I 2=P损=100 AR线可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_PP损I 3=0.95106A= 9510 3A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_U 户所以 n1I 2n 2I 122012522n1I 3n2I 295043221可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_备课资料求解输电问题的思路由于发电机本身的输出电压不行能提高,所以采纳高压输电时,在发电站内需用升压变压器升压

19、后再由输电线输出,到用电区再用降压变压器降到所需的电压,在解答有关远距离输电问题时, 第一要将整个电路分成几段进行争论,找出跟各段电路相应的物理量.然后利用变压器工作原理和直流电路的基本定律分段列式,最终联立求解,进行运算. 另外,仍需留意以下几点：（1）由于输电距离不变,所以输电线长度肯定.（2）发电机的输出功率通常认为是恒定的.（3）输电导线上的电能缺失往往要求不能超过某一规定值.（4）记熟两个基本公式：电压关系： U 升 =U 降+ U=I R 线 + U降2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_能量关系： P 出 =P 损+P 降=I备课资料汽油机点火装置的工作原理R 线+I

20、U 降=IU 升可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_汽车中汽油发动机的点火装置是利用感应圈的原理制成的. 感应圈是互感现象的重要应用之一. 它实际上就是一个小功率的升压变压器. 它能将十几伏的直流低电压变成数万伏的高电 压,是科学试验中常常用来取得高压的一种电源设备.感应圈的结构示意图如图1 所示,主体部分是在一个用很多薄硅钢片叠合而成的直条形铁芯上套有两个线圈的变压器,初级线圈绕在里层,次级线圈绕在外层,层间有良好绝缘,整个变压器经过绝缘处理后放进胶木外套筒中,间隙处灌满了很厚的一层石蜡.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - -

21、- - - -第 6 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -图 1我们知道,恒定直流电是不能变压的. 但不断的接通与切断直流电路却可以产生互感电动势, 这说明断续的脉动直流电可以进行电压变换. 这里通断电流的机构是采纳一个最简洁的电磁 式断续器 . 当螺旋调剂器触点Z 与带有铁头的弹簧片P接触时,合上电源开关S,初级线圈中有直流电通过,于是铁芯被磁化吸引弹簧片,但此时却切断了电路.铁芯失去磁性便放开弹簧片,弹簧片又与触点Z 接触,电路再度被接通. 如此不断的

22、重复下去,低压恒定直流电就变成了脉动直流电. 由于初级线圈自感作用的结果,电流不能突然增大,也不能突然减小,因而变成上升被阻拦,下降被拖延的脉动直流. 其波形如图2（ a）所示 . 图中 t 1 时间内的曲线表示电路接通时,电流上升的情形,而 t 2 时间内的曲线就表示电路断开时,电流下降的情形,我们知道,由于初级线圈电流的变化,在初级和次级线圈中都会感应出电动势. 电流的变化率越大,感应电动势也就越高. 由图可见,由于电路断开时电流的变化率比电路接通时电流的变化率要大得多,所以电路断开时感应电动势也比接通时高得多 . 图 2（ b）中画出了次级的电动势 e2 的变化波形 . 由图可见, 在电

23、路接通时 （ t 1 时间内）,感应电动势较小, 而电路断开时（ t 2 时间内）,感应电动势上升至较大的数值 . 假如次级两端点 D、D相距较近, 就感应电动势的正向与负向的值都可使 DD间的空气击穿而发生剧烈的火花放电 . 这时,次级线圈中就有交变电流通过,其电流变化的规律与电动势变化的规律相同,仍如图2（b）所示 . 但是假如D、 D相距较远,就当电路接通时,次级的感应电动势较小. 不足以使空气击穿放电, 此时次级线圈没有电流通过.只有当电路断开时, 由于次级感应电动势很大,DD间的空气被击穿放电,次级线圈中才有电流通过. 所以这时次级的电流是脉冲的直流电,如图 2（ c）所示 .图 2

24、由于初级线圈的自感系数较大,当电路断开时, 电流的变化率又很大,所以此时可产生约几百伏的自感电动势,比直流电源的电压要高得多. 而且,由于次级线圈的匝数N2 约为初级线圈匝数 N1 的 300 倍左右,次级线圈的电压将比初级线圈的电动势高约300 倍,所以,次级线圈的电动势可以达到一万伏乃至几万伏的高压.由于同学已经知道自感电动势的大小与电流的变化率有关,所以上述内容可适当的进行补可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -充,以利于同学懂得自感及变压器.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 8 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载