2019-2020年高中物理 《高壓輸電的原理》教案 滬科版選修3-2.doc
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2019-2020年高中物理 高壓輸電的原理教案 滬科版選修3-2課時安排1課時教學目標:(一)知識與技能1知道“便于遠距離輸送”是電能的優(yōu)點,知道輸電過程。2知道降低輸電損耗的兩個途徑。3了解電網(wǎng)供電的優(yōu)點和意義。(二)過程與方法通過思考、討論、閱讀,培養(yǎng)學生閱讀、分析、綜合和應用能力(三)情感、態(tài)度與價值觀1培養(yǎng)學生遇到問題要認真、全面分析的科學態(tài)度。2介紹我國遠距離輸電概況,激發(fā)學生投身祖國建設的熱情。教學重點找出影響遠距離輸電損失的因素,使學生理解高壓輸電可減少功率與電壓損失。教學難點:理解高壓輸電原理,區(qū)別導線上的輸電電壓U和損失電壓U。教學器材:投影儀、投影片教學方法:自學討論法、閱讀法、講解法。教學過程(一)引入新課師:人們常把各種形式的能(如水流能、燃料化學能、核能)先轉(zhuǎn)化為電能再進行傳輸,這是因為電能可以通過電網(wǎng)來傳輸,那么電能在由電廠傳輸給用戶過程中要考慮什么問題?這節(jié)課我們就來學習遠距離輸電的知識,請同學們認真仔細地閱讀教材,回答老師提出的下列問題(屏幕上打出)。(二)進行新課1降低輸電損耗的兩個途徑問題1:輸送電能的基本要求是什么?問題2:遠距離大功率輸電面臨的困難是什么?問題3:輸電線上功率損失的原因是什么?功率損失的表達式是什么?降低輸電損耗的兩個途徑是什么?問題4:如何減小輸電線的電阻呢?問題5:如何減小輸電線中的電流呢?閱讀并回答教材49頁 “思考與討論”中的問題。問題6:以上兩個途徑中,哪一個對于降低輸電線路的損耗更有效?舉例說明。問題7:大型發(fā)電機發(fā)出的電壓不符合遠距離輸電的要求,怎么辦?而到達目的地的電壓也不符合用戶的要求,怎么辦?問題8:投影片展示我國遠距離高壓輸電情況及遠距離高壓輸電的原理。如下圖所示。設發(fā)電機的輸出功率為P,則功率損失為P=I22R用戶得到的功率為P用=P-P.輸電線路上的電壓損失為:U=I2R,則U3=U2-U.問題9:目前,我國常用的遠距離輸電采用的電壓有哪幾種?問題10:是不是輸電電壓越高越好?為什么?問題11:采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點是什么?2高壓交流輸電高壓輸電的優(yōu)點【例1】遠距離輸送交變電流都采用高壓輸電。我國西北電網(wǎng)正在建設750kV線路。采用高壓輸電的優(yōu)點是 ( )A可節(jié)省輸電線的銅材料B可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率C可減少輸電線上的能量損耗D可加快輸電的速度解析:遠距離輸電過程中,由于電流的熱效應,輸電線上發(fā)生熱損耗,根據(jù)焦耳定律,損耗功率P損=I2R=()2R,式中P為輸電功率,U為輸電電壓,R為輸電線電阻,在P、R不變時,P損()2,所以采用高壓輸電可減少輸電線上的能量損耗,當P損、P不變時,RU2,又R=,聯(lián)立得輸電線橫截面積S.采用高壓輸電,在損耗功率不變的情況下可使輸電線橫截面積大大減小而節(jié)省輸電線銅材料.選項A、C正確點評:在遠距離輸送電能計算線路功率損耗時常用關系式P損= I線2R線計算.其原因是I線較易求出:I線=P送/U送,而P送=I送U送或P損=U線2/R線則不常用,其原因是在一般條件下,U線不易求出,且易把U線和U送相混淆而造成錯誤。遠距離輸電的過程【例2】某小型水電站發(fā)電機輸出的電功率為100 kW,輸出電壓 250 V,現(xiàn)準備向遠處輸電,所用輸電線的總電阻為8 ,要求輸電時在輸電線上損失的電功率不超過輸送電功率的5%,用戶獲得220 V電壓.求應選用匝數(shù)比為多大的升壓變壓器和降壓變壓器?(理想變壓器)解析:畫出高壓輸電線路圖如圖所示設升壓變壓器原線圈電流為I1,電壓為U1,有U1=250 V,I1= A=400 A.升壓變壓器副線圈電流為I2,當輸電線上損失功率為輸送功率的5%時,有P=I22r線=5%PI2= A=25 A因此升壓變壓器的匝數(shù)比降壓變壓器副線圈中的電流為I4,用戶得到的功率P=P-P=95%P 又P=U4I4所以I4= A=431.8 A.而降壓變壓器原線圈電流I3=I2=25 A所以,降壓變壓器匝數(shù)比.點評:解決傳輸電問題時,應注意:根據(jù)輸電情況畫出傳輸電路圖.注意傳輸功率P,線路損失功率P和用戶得到功率P及傳輸電壓、線路損失電壓和用戶得到電壓的區(qū)別和聯(lián)系,根據(jù)需要選用它們不同表示形式。3高壓直流輸電(1)高壓直流輸電系統(tǒng)原理(2)高壓直流輸電的優(yōu)越性(三)課堂總結(jié)、點評通過本節(jié)學習,主要學習以下問題:1降低輸電損耗的兩個途徑:減小線路電阻和減小輸電電流。減小輸電電流是最有效的途徑。遠距離輸電線路上,P損=I2r=,其中(I=)。采用高壓輸電可以達到減小輸電電流的目的。2高壓交流直流輸電的原理(四)實例探究例 某交流發(fā)電機輸出功率為510.5 W,輸出電壓為U=1.010.3 V,假如輸電線的總電阻R=10 ,在輸電線上損失的電功率等于輸電功率的5%,用戶使用電壓U=380 V.(1)畫出輸電線路的示意圖(下圖)。(標明各部分的符號)(2)所用升壓和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少?(使用的變壓器是理想變壓器)作業(yè)布置課本P78 1、2、3、4、5、6教學反思:- 配套講稿:
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