高二物理人教版32 5.5电能的输送教案
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电能的输送教案一、学情分析:远距离输电是选修3-2教材中第五章交变电流中的最后一节课。
从整个章节的知识安排来看,本节是电磁感应、交变电流这两章内容的规律总结和综合应用,也是让学生将学过的焦耳定律、欧姆定律、变压器等知识综合运用,并总结得出远距离输电规律的一节课。
整节课主要侧重引导学生积极主动探究、发现、解决问题的能力,培养学生学习物理、研究物理的兴趣及解决实际问题时应有的综合素质和能力,这种能力将对学生今后的工作学习有很大的帮助。
一、教学目标:(一)知识与技能1.知道降低输电损耗的两个途径。
2.理解远距离输电原理,基本规律,能进行相关运算。
3.了解电网供电的优点和意义。
(二)过程与方法引导学生积极主动探究,发现问题,解决问题,并在学习中获得学习信心和能力。
(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的原因。
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。
教具:多媒体课件二、教学过程:(一)、课前预习:学生查阅网上资料,了解我国目前电能的生产现状,发电厂的种类,电能的输送前景,渗透爱国主义教育,并相互交流学习心得。
(二)、导入新课教师导课:我国地大物博,西电东送、南水北调是我国俩大战略工程,人们常将西部丰富的水能、风能等各种形式的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,那么电能在传输给用户过程中要考虑什么问题呢?(学生回答,教师鼓励)(三)、进行新课教师讲解:由于输电线有电阻,在输电线上有功率损失和电压损失。
教师提问:功率损失?电压损失?学生回答:功率损失为ΔP= I 2r.电压损失ΔU= I r教师设疑:那如何减少输电线上的输电损失呢?下面我们来看一道例题。
例1:如图,一发电厂输出电压为220V,要将功率为220kw的电能输送到10km 以外的地方。
第五节电能的输送教学目标:(一)知识与技术一、明白“便于远距离输送”是电能的长处之一;明白输电的进程。
二、明白什么是导线上的功率损耗和电压损耗;明白如何减小损耗。
3、理解为何远距离输电要用高压。
4、会设计电能输送的示用意,并理解电压损耗和能量损耗的关系。
五、培育学生综合全面的分析问题和解决问题的能力。
六、培育学生实事求是的科学态度。
(二)进程与方式一、利用研究性学习小组的调查和学生合作学习彼此结合,探索物理规律。
二、利用多媒体课件与课堂演示实验彼此结合,探讨物理规律。
(三)情感态度与价值观一、通过我国超导研究的介绍,激发学生的爱国热情。
二、通过对实际生活中的电能输送问题分析讨论,激发学生探索物理规律的热情。
3、通过学生对用电情形调查和计算,培育学生从身旁事做起养成节约能源的好适应。
4、体验合作探讨学习的快乐,调节人际交往能力,协调能力。
教学重点:设计电能输送的示用意,并理解输电进程中的电压损耗和能量损耗的关系。
教学难点:输电进程中要保证输送功率不变,理解输电进程中的电压损耗和能量损耗的关系。
教学方式:探讨、教学、讨论、练习教学用具:录像资料,多媒体课件。
教学进程:(一)新课引入1、简单说明总理的关于科学进展与和谐社会的论述。
要实现可持续进展,就是要使有限的能源发挥最大效益。
2、我国缺电现状,图片和网上新闻资料,西部地域缺电严峻。
你能按照所学的物理知识,从研究者的角度对电能的节约输送给几点更好的建议?师:我国最大的发电站是三峡。
三峡电站对咱们华东输送了很多的电能(图表资料)黑板画图电站至华东地域为分析后面的输电图做铺垫。
师:从三峡到华东地域遥遥数千里如何减小输电进程中的能量损耗是值得探索的问题。
(二)新课教学1、布置合作学习任务:请以学习小组为单位展开讨论,从减小电阻方面考虑,你有什么好的建议呢?并将你们的讨论结果写在合作学习交流卡上。
学习小组合作学习。
学生在学习小组中发表意见,在组内及组与组之间互动交流。
电能的输送教学目标1. 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.2. 过程与方法通过本节学习,让学生体验“发现问题并积极思考探寻解决方法”的研究过程.3. 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,激发学生建设祖国的热情.教学重点难点教学重点: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P与U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。
教学方法合作交流法。
教学用具可拆变压器(2台)、长导线、学生电源、小灯泡、投影仪、CAI课件。
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):(1)发电站应建在什么地方好?(2)如何让远处的用户用上电?(3)远距离输电的要求是什么?困难在哪里?(4)如何解决这些矛盾?[生]阅读并展开激烈的讨论。
新课教学1.输电线上的功率损失[师]输送电能的基本要求是什么?[生]输送电能的基本要求是:可靠、保质、经济。
可靠,是指保证供电线路可靠地工作,少有故障和停电。
保质,就是保证电能的质量,即电压和频率稳定。
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]在输电线上有功率损失和电压损失。
[师]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?如何减小输电线上的电压损失?[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损失掉了。
这是输电线上功率损失的主要原因。
[生2]设输电电流为I,输电线的电阻为R,则功率损失为ΔP=I2R。
电能的输送教学目标1. 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.2. 过程与方法通过本节学习,让学生体验“发现问题并积极思考探寻解决方法”的研究过程.3. 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,激发学生建设祖国的热情.教学重点难点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。
3.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。
4.利用输电过程示意图进行简单的计算。
教学方法与手段自学、讨论、交流、演示实验。
课前准备可变变压器、3.8 V小灯泡一只、开关一个、学生电源一个、定值电阻一个、导线若干。
导入新课[事件1]教学任务:创设情境,导入新课。
师生活动:为了合理地利用自然资源,水电站要建在水库大坝上,以煤为燃料的电站最好建在煤矿附近。
但是可能距离用电的地方很远,因此常常要把电能输送到远方。
用导线把电源和用电设备连接起来就可以输送电能了,这是电能的一个突出优点。
输送电能的基本要求是可靠、保质、经济。
可靠是保证线路可靠地工作,少有故障。
保质就是保证电能的质量——电压和频率稳定。
各种用电设备都是按照一定的电压设计的,电压过高或过低,用电器都不能正常工作,甚至损坏。
使用交流的用电器还要求频率稳定。
经济则是指输电线路运行和建造费用低,电能损耗少。
本节课主要讨论怎样在输电过程中减少电能的损失。
推进新课[事件2]教学任务:学习降低输电损耗的两个途径。
师生活动:思考与讨论输电电路图假定输电线路中的电流是I,两条导线的总电阻是r。
在下图中,导线的电阻集中画为一个电阻r。
由于导线具有电阻,用户一方的电压略低于电厂输送的电压。
但是,实际输电线路损失的电压不会太大,所以在粗略的估算中,无论是电厂一方计算输出的功率还是用户一方计算输入的功率,如果要用到电压,可以取同一个值U。
《电能的输送》教学设计教材分析:《电能的输送》这节课是解决减少交流电在输送过程中能量和电压损失问题,需用到较多的物理知识:变压器、电功率、焦耳定律、电阻定律、欧姆定律等。
教材通过输送电能的基本要求(可靠、保质、经济),得到输电线上有电压、电能损失及减少损失的办法。
教学设想:教材中都是理论分析和结论,缺少实验验证,学生没有一个感性认识。
而电能的输送又是与生活实践紧密联系的内容,具有很强的现实意义。
所以,在本课的教学中,本人采用了以一个简易的模拟输电过程作为课堂引入,让学生思考探讨输电线变长之后为何灯泡变暗,后面再配合例题1的计算,学生就更加深刻体会到远距离电能必需要解决电能的损失问题,引导学生在应用知识过程中,提高了分析综合能力,还培养了科学态度与合作精神。
教学目标:知识目标:知道输电线上功率、电压损失及减少损失的办法。
知道电能输送的过程。
能力目标:培养学生分析综合能力、创新实践能力。
德育目标:培养科学态度和合作精神。
激发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原因,使学生理解高压输电可减少功率与电压损失。
教学难点:进行实验并由实验现象得出高压输电的原理。
区别导线上的输电电压U的损失电压△U不同。
教学方法:讨论实验探究教学用具:学生电源长、短导线小灯泡电键等。
教学过程:1、展示水电站图片,电站如何向用户输电?实验引入,激发兴趣:演示:在电源电压相同情况下将同规格小灯泡分别接入如下电路。
现象:B灯比A灯暗。
2、提出问题,讨论原因:看到现象,学生会情不自禁地担出问题:模拟电路中,远方用户灯B为什么比A灯暗?怎样才能让B灯也正常工作?老师引导,由学生自己思考讨论原因。
→流过灯电流小→输电线电阻大→发热→功率损失灯暗→实际功率小→灯两端电压小→输电线分压多→电压损失。
3、解决问题,设计方案:怎样减小输电线上的损失电压及损失功率?讨论引出P线=I线2R线方案一:减小导线电阻:①缩短输电距离。
实际中可行吗?答:距离不可变,最多只能在架线时考虑尽可能沿直线。
电能的输送教案【教学目标】1.了解输送电能的基本要求,了解交变电流从发电厂到用户的输电过程2.知道远距离输电时输电线上的电压损失和功率损失与哪些因素有关及减小损失的方法3.理解应用高压输电的道理,知道远距离输电线路的基本构成,会对简单的远距离输电线路进行定量计算【重、难点】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难点:输电过程中要保证输送功率不变,理解输电过程的电压损耗和能量损耗的关系【实验导入】演示实验1:模拟“小型发电机”给“小型用电器”动手画:在右边虚线框内试着画出电路图:开动脑:试着对电路的电压、电流、电能情况进行分析:若断电,由学校发电机对“小型用电器”输送电能,此时有何不同之处?演示实验2:模拟学校发电机给“小型用电器”输送电能,仔细观察现象提问:是否发现不同之处?若有:若无:应如何改进?归纳总结:【新课展开】一.实际生活中:水电站要建筑在既合理地利用天然资源火电站要建筑在又能适当的保护环境但是用电的地方却分布很广,有的地方离发电站很远,往往是城市电能便于输送,用输电导线把电源和用电设备连起来,便可输送电能了输送电能的基本要求是:①:②:③:二.分组讨论(重难点突破):讨论1:输电线路电能损耗的原因,并如何计算其损失的电功率?假定输电线路上的电流为I,用户端的电压为U,两条导线的总电阻为r,在下图中,导线的电阻集中画为一个电阻r.讨论2:结合(1)中分析:如何减少输电线上电能的损失?①②讨论3:哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效?(结合问题1、2思考)问题1:在输送电流一定的情况下,如果输电线的电阻减为原来的一半,损失的功率减为原来的几分之几?问题2:在输电线的总电阻一定的情况下,输电线的电流减为原来的一半,损失的功率减为原来的几分之几?讨论4:再分析、论证两种途径的实际可行性:途经一:电阻定律,据此:减少:减少:增大:几种材料的电阻率思考1:怎样才能保证电功率不变的情况下,使输电的电流减小呢?思考2:实际输电过程中,输电电压是不是越高越好呢?思考3:怎样才能实现升高电压呢?升压后的电能输送到用户后,能直接用吗?还需要怎么办?三.远距离输电电路中的各种关系:1.思考与讨论:①结合闭合回路,分析各个回路物理量之间的关系②结合变压器,分析电流、电压、功率之间的关系2.输电线路功率损失的计算方法?①②③④请你纠错:课本P50页,问题2的这段推导错在了哪里?3.求解远距离输电问题的思路:①理清三个回路:②抓住三方面知识求解:(1)(2)(3)四.课堂小结:1.电能输送过程中,输电导线发热导致能量损失P损=I2r 2.降低输电损耗的两个途径:①②在远距离输电时,降低输电损耗往往采用的方法:3.远距离(高压)输电全过程:①示意图要会画②求解远距离输电问题的思路要掌握。
n1电能的输送学习目标:1、掌握输电过程中输出功率、终端得到功率、线路损耗功率之间的关系及影响线路功率损耗的因素;2、掌握远距离输电过程中,升、降压变压器的应用及有关计算;3、培养学生分析、综合和应用能力。
教学重点、难点:传输电路中电功率转化及电损耗的计算。
教学过程:1、远距离输电为何要采取高压输电:在远距离输电中,输电线上由于电流的热效应,有一部分电能转化成热而损失掉,导线越长,损失越多。
(1)减小t:输电时间要保证,不可行;①减小ρ:用银(取材、成本)不可行。
RtIQ2=(2)减小R:−−→−=SLRρ②减小L:输电距离要保证,不可行③增大S:可适当增大,但太大有困难。
(3)减小I:−−→−⋅=I U P要保证传输功率一定,因而必须提高输电电压。
结论:在上述讨论中,减小I的方法最有效,也有可行性。
因2IQ∝,电流强度对能量损失的影响大。
故采用高压输电。
2、建立远距离输电模型:发电厂在发电端需用升压变压器把电压升高,在用户端用降压变压器把电压降低到用户需要的电压。
在理想变压器的情况下:发电端:1221112121,,nnIIPPnnUU===用户端:3443434343,,nnIIPPnnUU===其中:线R I U U ⋅+=232;线R I P P ⋅+=2232; 4122P P R I P -=⋅=线线;32I I =例1、发电机的输出电压为220伏,输出功率为44千瓦,每条输电线电阻为0.2欧,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?例2、输送4.0×106W 的电能,若发电机输出电压为2000V ,先用变压器升压后应用截面积为4.25㎝2的铜导线,把电能送到400KM 远处,线路损失的功率为5.0×105W 。
(铜的电阻率为1.7×10-8Ω·m )(1)应选用匝数比为多少的升压变压器?(2)在用电区使用降压变压器,其原线圈两端的电压为多少?。
《电能的输送》教课方案教材剖析“电能的输送”是人教版一般高中课程标准实验教科书物理选修3-2 第五章第 5 节,本节课是在学习了交变电流的产生、描绘以及变压器的基础长进行的,是物理知识的延长,是物理知识的应用,更是物理知识服务于生活实质的重要表现。
本节课为《电能的输送》第一课时。
课程设计力争将理论剖析与生活实践相联合,使学生理解高压输电原理,培育和提升学生运用物理知识综合剖析、解决实质问题的能力,自学能力和合作研究的能力。
教材写得比较详尽、平常,可让学生阅读课本,而后提出一些问题指引学生思虑、议论。
在内容的办理上,应注意以下几个方面:1.关于电路上的功率损失,可指引学生自己从已有的直流电路知识出发,进行剖析,得出结论。
学生经常简单将导线上的电压损失U 损= U输- U 用与输电电压混杂起来,甚至得出错误结论。
要经过详细的练习,指引学生进行议论,澄清认识。
这样可达到事半功倍的成效。
2.解说电路上的电压损失,目的是希望学生对输电问题有更全面、更深入和更凑近实际的认识,知道影响输电损失的要素不只一个,剖析问题应综合考虑,抓住主要方面。
但真正的实质问题比较复杂,教课中其实不要求深入议论输电中的这些实质问题,也不要求对输电过程中感抗和容抗的影响进行深入剖析。
3.课本中讲了从减少损失考虑,要求提升输电电压;又讲了其实不是输电电压越高越好。
希望帮助学生科学地、全面地认识问题,逐渐建立正确地剖析问题、认识问题的看法和方法。
节后设置的阅读资料《输电新技术》、《大面积停电引起的思虑》既能够宽阔学生眼界,也可以增添知识。
学情剖析学生在平时生活中,对电能的输送已有有关的认识,知道采纳高压输送。
但为何采纳高压输送大家其实不清楚。
因此同学们急于想找到结果,要紧紧抓住学生的好奇心,逐渐指引,采纳分组议论、概括总结的方法学习本节内容,从而激发学生的学习兴趣。
教课目的(一)、知识与技术1、认识交变电流从变电站到用户的输电过程;2、知道远距离输电输电线上的损失与哪些要素有关;3、掌握高压输电的原理;4、知道远距离输电线路的基本组成,会对简单的远距离输电线路进行定量计算。
电能的输送教学目标1. 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.2. 过程与方法通过本节学习,让学生体验“发现问题并积极思考探寻解决方法”的研究过程.3. 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,激发学生建设祖国的热情.教学重难点1.理论分析如何减少输电过程的电能损失.2.理解远距离输电原理图.3.区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU.教学准备远距离输电演示器、小型变压器、铜导线、电阻丝、小灯泡、多媒体课件.教学过程设计【课件展示】人们常把各种形式的能如水能、燃料化学能、核能等先转化为电能再通过电网进行传输.这节课我们就来学习远距离输电的知识,解决下列问题.(1)发电站应建在什么地方?思考讨论:尝试作出远距离输电的原理图.请分别写出输电线上的功率损失和电压损失表达式输电线上的功率损失P损=I2线R2线,电压损失Δ,U2=U3+ΔU.板书设计5 电能的输送一、降低输电损耗的两个途径1.设输电电流为I,输电线的电阻为r,则输电线上的功率损失为P损=I2r.2.降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻(2)减小输电导线中的电流3.远距离输电时,为了降低输电线路中的损耗,可以提高输电电压,减小输电电流.二、电网供电1.远距离输电(1)(2)输电线上的功率损失P损=I2线R线,电压损失ΔU=I线R线,(3)I线=I2=I3,U2=U3+ΔU,2.采用电网送电,是输电技术的重要发展.使用电网,电力的供应更加可靠,质量更高.。
高二物理人教版3-2 5.5 电能的输送教课设计电能的输送重/ 难点要点:理论剖析怎样减少输电过程的电能损失,理解远距离输电的原理。
难点:远距离输电原理图的理解及有关题型的计算。
重/ 难点剖析要点剖析:降低输电消耗的两个门路:减小线路电阻和减小输电电流。
减小输电电流是最有效的门路。
远距离输电线路上 2 U 2 总)。
采P=I r= ,此中( I= Pr U用高压输电能够达到减小输电电流的目的。
难点剖析:电能输送问题一般离不开升、降压变压器,这时除用变压器的电压比或电流比公式外,最好画出电能输送表示图,这样便于剖析问题和解决问题。
输电线上流过的电流(输送电流 )I送,对有升、降变压器电能输送问题的状况,有以下几种求法:①I 线 =P送,此中,“ U升副”为最后一个升压变压器的次极线圈U升副电压,也即电能输送电压。
②I送=P损。
R线打破策略一、输电线上的功率损失:设输电功率P,输入给用电设施的功率为P ,输电线上的功率损失为P ,则有P P P I2R。
减少功率损失:( 1 )减小输电线的电阻。
(2 )减小输电电流。
怎样减少输电线的电阻:由R L可知S(1 )减少资料的电阻率ρ (铝或铜,金银最好但不行行)。
(2 )减少输电线的长度L (不行行)。
(3 )增添导线的横截面积S。
1.输电导线上的功率损失剖析:(1 )减小导线的电阻可减小损失功率,但有限。
(2)减小输送电流可大大减小损失功率,在线路和输送功率不变时,可提升输送电压以减小输送电流。
(3 )在输送功率和线路一准时,线路损失功率与输送电压的二次方成反比,即: P损I 2R线P输送2R线 /U输送2二、输电线上的电压损失发电厂的输送电压U,用电设施两头电压U ′。
输电导线电阻两头的电压△U:U U-U IR三、远距离输电表示图必定要画出远距离输电的表示图来,包含发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。
并依据规范在图中标出相应的物理量符号。
《电能的输送》探究性教学设计教材分析本节内容是人教版普通高中课程标准实验教科书《物理选修3-2》第五章《交变电流》的第5节,是学生综合运用前面所学知识解决实际问题的一个典型例子。
课程设计力求将理论分析与实验验证相结合,使学生理解高压输电原理,培养和提高学生运用物理知识综合分析、解决实际问题的能力,动手能力和合作探究的能力。
教材写得比较详细、通俗,可让学生阅读课本,然后提出一些问题引导学生思考、讨论。
在内容的处理上,应注意以下几个方面:1.对于电路上的功率损失,可引导学生自己从已有的直流电路知识出发,进行分析,得出结论。
2.学生常常容易将导线上的电压损失ΔU=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,可引导学生进行讨论,澄清认识。
这样可达到事半功倍的效果。
要注意,切不可单纯由教师讲解,而代替了学生的思考。
3.讲解电路上的电压损失,是本节教材新增加的。
目的是希望学生对输电问题有更全面、更深入和更接近实际的认识,知道影响输电损失的因素不止一个,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,教学中并不要求深入讨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入分析。
4.课本中讲了从减少损失考虑,要求提高输电电压;又讲了并不是输电电压越高越好。
希望帮助学生科学地、全面地认识问题,逐步树立正确地分析问题、认识问题的观点和方法。
节后设的阅读材料《直流输电》既可以开阔学生眼界,也可以增加知识。
教学目标1、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,了解远距离输电的原理。
(2)知道什么是输电线上的功率损失和如何减少功率损失。
(3)理解远距离输电要用高压。
理解高压输电过程中电压、电流及功率的关系,能够正确分析相关问题及电网输电过程。
2、过程与方法(1)让学生体验理论分析与实验探究远距离高压输电的过程与方法。
(2)培养学生阅读、分析、综合和应用能力。
第五节电能的输送一、典型例题(1)输送4800kW的电功率,采用110kV高压输电,若不考虑电抗的影响,输电导线中的电流是多少安?如果用110V电压输电,输电导线中的电流将是多少?解:在不考虑电抗的影响时,电功率P = UI,所以,|上,U其中P = 4800kW = 4800 X 103W.将电能从发电站送到用户,在输电线上会损失一部分功率•设输电电压为U,则功率损失为将(2)式代入(1 )式,得到2P 损=U / R答:题中叙述所得的结论是错的•这是由于在分析中不看条件乱套公式所致输电过程中,在输电线上由电阻造成损失的功率P损跟输电线中的电流I和输电线上的电压损失厶U成正比,即P 损=I △ U其中△ U = IR . R为输电线的电阻•题中把电压损失厶U = U —U '同输电电压U混同了,因而得出了错误的结论•(3)从发电站输出的功率为200kW,输电线的总电阻为0.05Q,用110V和11kV两种电压输电,输电线上电阻造成的电压损失各是多少伏?当U = 110kV = 110 X 103V时,导线中电流4800 103110 103A =43.6A .当U = 110V时,导线中的电流4800 103110A =43.6 103A可见,大功率输电是不可能用低电压的[来源:](2)指出下面的一段叙述错在那里,并说明原因.[来源学科网ZXXK]P 损=UI.而(1)(3) [来源学* 科*网 Z*X*X*K] 由(3)式可知,要减小功率损失P损,就应当用低压送电和增大输电线的电阻R.解:输电线上由电阻造成的电压损失△ U = IR .P而I •所以,电压损失为U其中P为输出功率,U为输电电压•当用110V电压输电时,输电线上的电压损失为200 x103 .:U 10.05V =91V 11011 kV 电压输电时,输电线上的电压损失为U 2 =2°° 10 0.05V =0.91V11 心03如果用220V 和11kV 两种电压来输电,设输送的电功率、输电线上的功率损失、导线的长度和电阻率都相同,求导线的横截面积之比解:设输送的电功率为 P ,输电电压为U ,送电距离为L ,导线横截面积为 S ,电阻率则每根导线损失的电功率 P 损=I 2R . 由于 P = UI , R= P-,S所以咲「占, 现在,输送电功率 P 相同,导线电阻率 p 和长度L 也相同.在输电电压U 和导线横截 面积S 不同时,如果要求导线上损失的电功率相同,则应有2 2U 12S 1 二u ;s 2可见,要满足题中所设要求用 220V 电压输电时,导线的横截面积是11kV 输电时的2500 倍.(5) 一座小 型水电站,它输出的电功率是 20kW ,输电电压是400V.输电线的总电阻 是0.5Q ,输电线上的功率损失是多少?用户得到的电功率是多少?假如用 250V 的电压输电,输电导线上功率的损失和用户得到 的功率又各是多少?当用 (4)所以251 U 2 52 U 12'U^ =如"03[22丿I 22 0丿= 2 50 0输电导线损失的电功率 P 损=I 2R = 502X 0.5W = 1.25kW.用户得到的电功率 P 用=P 出一P 损=20kW — 1.25kW = 18.75kW.20 乂103 用250V 电压输电时,导线中电流 I =20 10A =80A .250所以 P 损=802X 0.5W = 3.20kW.P 用=20kW ——3.20kW = 16.80 kW.[来源x m]二、本节课后练习1•某电厂原采用电压 U 1输电,后改用 U 2 = 20U 1电压输电,不考虑其它变化,则()A. 输电电流变为原来的 1/20[来源学"网ZXXK ]B. 输电线上电压损失降为原来的 1/20C. 输电线上电能损失降为原来的 1/40D. 输电效率比原来提高了 39倍(AB )2.一台理想变压器,在同一输送电路中,以不同的电压输送相同的功率.变压器的输入 电压U 保持不变,线路电阻 R 为定值.当变压器的副线圈与原线圈的匝数比为 K 时,线路损耗的电功率为多少?当匝数比提高到nK 时,线路损耗的电功率变为原来的多少分之一?P 2R K 2U 23•发电机的输出功率是 10kW ,输出电压是250V.通过一只匝数比是 1 : 10的理想变压器向远处输电,则输电的电流强度是多少 A ?若输电线的总电阻是 6.25Q,那么输电线上损失的功率占总功率的百分之几?(4A , 1%)4.一发电机输出电压 500V ,功率16kW.输电线的电阻为 50 Q.用电器的 额定电压为 200V.为了减少输电线功率损失,使损失最大为5%,现采用理想变压器进行高压输电.为达到上述目的,升压变压器原副线圈的匝数比应为多少?降压变压器原副线圈的匝数比应为 多少?(1 : 8, 19 : 1)解:用400V 电压输电时,导线中电流P 20 103一厂 400= 50An 2。
選修3-2第五章第5節《電能的輸送》教學設計一、教材分析講解電路上的電壓損失,是本教材新增加的.目的是希望學生對輸電問題有更全面、更深人和更接近實際的認識,知道影響輸電損失的因素不只一個,分析問題應綜合考慮,抓住主要方面.但真正的實際問題比較複雜,教學中並不要求深人討論輸電中的這些實際問題,也不要求對輸電過程中感抗和容抗的影響進行深入分析.教學中要注意掌握好分寸二、教學目標1、知識目標(1)知道“便於遠距離輸送”是電能的優點之一.知道輸電的過程.瞭解遠距離輸電的原理.(2)理解各個物理量的概念及相互關係.(3)充分理解;;中的物理量的對應關係.(4 )知道什麼是輸電導線上的功率和電壓損失和如何減少功率和電壓損失.(5 )理解為什麼遠距離輸電要用高壓.2、能力目標(1)培養學生的閱讀和自學能力.(2)通過例題板演使學生學會規範解題及解題後的思考.(3)通過遠距離輸電原理分析,具體計算及實驗驗證的過程,使學生學會分析解決實際問題的兩種基本方法:理論分析、計算和實驗.3、情感目標(1)通過對我國遠距離輸電掛圖展示,結合我國行政村村村通電報導及個別違法分子偷盜電線造成嚴重後果的現象的介紹,教育學生愛護公共設施,做一個合格公民.(2)教育學生節約用電,養成勤儉節約的好習慣.三、教學重點、難點1、重點:(l)理論分析如何減少輸電過程的電能損失.(2)遠距離輸電的原理.2、難點:遠距離輸電原理圖的理解.四、學情分析學生常常容易將導線上的電壓損失面與輸電電壓混淆起來,甚至進而得出錯誤結論.可引導學生進行討論,澄清認識.這裡要注意,切不可單純由教師講解,而代替了學生的思考,否則會事倍功半,形快而實慢.五、教學方法實驗法、學案導學法六、課前準備:電能輸送過程的掛圖一幅(帶有透明膠),小黑板一塊(寫好題目).七、課時安排1課時八、教學過程:(一)預習檢查、總結疑惑檢查落實了學生的預習情況並瞭解了學生的疑惑,使教學具有了針對性。
5电能的输送一、教学目标知识目标:1、知道输电的过程.了解远距离输电的原理2、理解各个物理量的概念及相互关系3、充分理解P=U2/R;P=I2R;P=UI中的物理量的对应关系4、知道什么是输电导线上的功率和电压损失和如何减少功率和电压损失5、理解为什么远距离输电要用高压.能力目标:1、培养学生的阅读和自学能力2、通过例题板演使学生学会规范解题及解题后的思考3、通过远距离输电原理分析,具体计算过程,使学生学会分析解决实际问题的两种基本方法:理论分析、计算实践情感目标:教育学生节约用电,养成勤俭节约的好习惯二、教学重点、难点、疑点及解决办法1、重点:(l)理论分析如何减少输电过程的电能损失(2)远距离输电的原理2、难点:远距离输电原理图的理解3、疑点:P=U2/R;P=I2R;P=UI的对应关系理解4、解决办法通过自学、教师讲解例题分析来逐步突破重点,解决难点,解释疑点三、教学过程引入新课:复习引入教学过程:1、输电线上的功率损失(1)、为什么输电线上有电能损失?由于输电线长,电阻大,当电流通过输电线时,产生热量Q,损失一部分电能,同时输电线上有电压降,故又损失一部分电压.(2)、如何减少电能损失?A 、减少导线电阻,由电阻定律知B 、减小输电线中的电流阅读并回答教材“思考与讨论”中的问题例1:输电导线的总电阻为R ,输送电功率为P .现分别用U 1和U 2两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为( )A .U 1∶U 2B .U 21∶U 22C .U 22∶U 21D .U 2∶U 1[答案] C结论:提高输电电压,是减少电能损失的行之有效的办法2、远距离输电原理图例2、发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器)(1)画出上述输电全过程的线路图;(2)若发电机的输出功率是100kW ,输出电压是250V ,升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25,求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流;(3)在(2)中条件下,若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%,求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压;(4)计算(3)中降压变压器的输出功率.[解析] (1)或(2)6250V16AS L R ρ=(3)15.6Ω6000V(4)96kW3、电网供电4、小结:处理远距离输电的基本思路(1)画远距离输电原理图(2)、原理图中各物理量的关系①功率关系:P1=P2P3=P4P2=P损+P3②电流电压关系:U2=U线+U3I2=I35、布置作业:课后题1、2、3。
电能的输送广西希望高中 物理组 傅天佑【核心素养】通过《电能的输送》的学习过程,培养学生主动探究、发现问题、解决问题;教育学生节约用电,养成勤俭节约的好习惯。
【教学目标】1.知道为什么要远距离输电、“便于远距离输送”是电能的优点之一,掌握高压输电的过程。
2.掌握降低输电损耗的两个途径。
3.了解电网供电的优点和意义。
【教学重点难点】1.输电线上电压损失与功率损失产生的原因及如何减少两种损耗。
2.高压输电电路图画法及电路图中三个回路的电压、电流、功率的关系。
【教学方法】讲授法、演示实验法、分组讨论法、PPT 展示。
【教学过程】课前:登陆平台,发送预习任务。
根据平台上学生反馈的预习情况,发现薄弱点,针对性教学。
(提示:请登陆平台,发送本节预习任务)一.复习第四节重要知识点(采用提问全班学生的形式来复习,同时在PPT 上展示复习的知识点)1.变压器的工作原理:利用电磁感应把原线圈的电能传输给副线圈,副线圈把电能传递给负载。
2.理想变压器的基本规律:电压关系: 电流关系: 功率关系: 3.变压器的结构示意图和电路中的画法。
2121n n U U =1221n n I I =21P P =二.为什么要远距离输电?通过PPT展示核心城市“北京”、“上海”、“广州”、“香港”四幅美丽的夜景图。
(一)师生互动环节教师:如此美丽的夜景,如果没有电,还能看到这些美景吗?学生回答:不能教师:电从哪里来?学生回答:发电厂教师:怎么样把电能送过来?学生回答:用两根导线连接发电厂和用户即可把电能输送过来教师:我们国家著名的发电厂有哪些?”(二)教师通过PPT讲授用PPT展示“秦山核电站”、“内蒙古准格尔热电厂”、“三峡水电站”、“达板城风力发电站”,用PPT把发电厂和核心城市的位置标在国家地图上,学生会发现两个位置相距甚远,故需要远距离输电。
三.输送电能有哪些基本要求?(采用边提问学生边解释、总结的方式来完成)可靠:是指保证供电线路可靠地工作,少有故障和停电。
第五章交变电流第五节电能的输送教案班别姓名学号一、自主预习远距离输电1.输电过程(如下图)2.输送电流U U( 1) _______;( 2)IR3.输电导线上的能量损失:主假如由_______发热产生的,表达式为Q=I2Rt。
4.电压损失(1) _______;( 2) U=IR。
5.功率损失(1) _______;( 2) P=I2R=(P)2R U6.降低输电消耗的两个门路()减小输电线的电阻,由电阻定律R l1可知,在输电距离必定的状况下,为了减小电阻,应采S用_______的资料,也能够 _______导线的横截面积;( 2)减小输电导线中的输电电流,由 P=UI 可知,当输送功率一准时,提升 _______,能够减小 _______。
IPU =U–U ′P=P–P′电阻率小增添输电电压输电电流输电线的电阻U二、讲堂打破远距离输电问题1.远距离输电的办理思路对高压输电问题,应按“发电机→ 升压变压器→远距离输电线→ 降压变压器→ 用电器”,或按从“用电器” 倒推到“发电机”的次序一步一步进行剖析。
2.远距离高压输电的几个基本关系(以以下图为例)(1)功率关系: P1=P2, P3=P4, P2=P 损 +P3;( 2)电压、电流关系:U 1n1I 2,U3n3I 4,2U+U3,I2 3线;U 2n2I 1U 4n4I 3U ==I =I( 3)输电电流:I线P2P3U 2U3 ;U 2U 3R线( 4)输电线上消耗的电功率:P损=I 线U=I 线2R线=(P2)2R 线。
U 2当输送功率一准时,输电电压增大到本来的n 倍,输电线上消耗的功率就减小到本来的1n2 3.远距离输电问题的“三二一”( 1)理清三个回路( 2)抓住两个联系①理想的升压变压器联系了回路1 和回路 2,由变压器原理可得:线圈 1(匝数为 n 1 )和线圈 2(匝数为 n 2)中各个量间的关系是U 1n 1 I 1n 22;,1U 2n 2 n 1 ,P =I 2②理想的降压变压器联系了回路2 和回路 ,由变压器原理可得:线圈 3(匝数为 n 3 )和线圈 (匝数34为 n 4)中各个量间的关系是U 3 n 3 , I3 n4 , 3 4。
电能的输送
重/难点
重点:理论分析如何减少输电过程的电能损失,理解远距离输电的原理。
难点:远距离输电原理图的理解及相关题型的计算。
重/难点分析
重点分析: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2
Δ=r=P I r U 2∆,其中(=I P
U
总)。
采
用高压输电可以达到减小输电电流的目的。
难点分析:电能输送问题一般离不开升、降压变压器,这时除用变压器的电压比或电流比公式外,最好画出电能输送示意图,这样便于分析问题和解决问题。
输电线上流过的电流(输送电流)I 送,对有升、降变压器电能输送问题的情况,有以下几种求法:①=
P I U 送
线升副
,其中,“U 升副”为最后一个升压变压器的次极线圈电压,也即电能输送电压。
②=
P I R 损
送线。
突破策略
一、输电线上的功率损失:
设输电功率P ,输入给用电设备的功率为P ',输电线上的功率损失为P ∆,则有2P P P I R ∆=-'=。
减少功率损失:(1)减小输电线的电阻。
(2)减小输电电流。
如何减少输电线的电阻:由L
R S
ρ
=可知 (1)减少材料的电阻率ρ(铝或铜,金银最好但不可行)。
(2)减少输电线的长度L (不可行)。
(3)增加导线的横截面积S 。
1. 输电导线上的功率损失分析:
(1)减小导线的电阻可减小损失功率,但有限。
(2)减小输送电流可大大减小损失功率,在线路和输送功率不变时,可提高输送电压以减小输送电流。
(3)在输送功率和线路一定时,线路损失功率与输送电压的二次方成反比,即:=损P 222/输送线输送线U R P R I =
二、输电线上的电压损失
发电厂的输送电压U , 用电设备两端电压U ′。
输电导线电阻两端的电压△U :U U-U IR ∆='= 三、远距离输电示意图
一定要画出远距离输电的示意图来,包括发电机、两台变压器、输电线等效
电阻和负载电阻。
并按照规范在图中标出相应的物理量符号。
一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为1122''n n n n 、、、,相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。
从图中应该看出功率之间的关系是:11221r 2P P P P P P P ='=''==,,。
电压之间的关系是:
1122
1211
22,,r U n U n U U U U n U n '===+''''。
电流之间的关系是:
112212112
2,,r I n I n I I I I n I n ''
'====''。
可见其中电流之间的关系最简单,12,,r I I I '中只要知道一个,另两个总和它相等。
因此求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。
输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。
分析和计算时都必须
用2,r r
r r P I r U I r ==,而不能用2
1r U P r
'=。
特别重要的是要会分析输电线上的功率损失2
12111
r P L P U S U S ρ⎛⎫=⋅∝ ⎪''⎝⎭
,由此得出
结论: ⑴减少输电线功率损失的途径是提高输电电压或增大输电导线的横截面积。
两者相比,当然选择前者。
⑵若输电线功率损失已经确定,那么升高输电电压能减小输电线截面积,从而节约大量金属材料和架设电线所需的钢材和水泥,还能少占用土地。
需要引起注意的是课本上强调:输电线上的电压损失,除了与输电线的电阻有关,还与感抗和容抗有关。
当输电线路电压较高、导线截面积较大时,电抗造
成的电压损失比电阻造成的还要大。
常用的几种输电模式:
1、低压输电
输电功率为100kw以下,距离为几百米以内,一般采用220V的电压输电
2、高压输电
输电功率为几千千瓦以下,距离为几十千米到几百千米,一般采用35kV或110kv的电压输电
3、超高压输电
输送功率为10万千瓦以上,距离几百千米,需采用220kv或更高的电压输电
例5.学校有一台应急备用发电机,内阻为r=1Ω,升压变压器匝数比为1∶4,降压变压器的匝数比为4∶1,输电线的总电阻为
R=4Ω,全校22个教室,每个教室用“220V,40W”
的灯6盏,要求所有灯都正常发光,则:⑴发电机的输出功率多大?⑵发电机的电动势多大?⑶输电线上损耗的电功率多大?
解析:⑴所有灯都正常工作的总功率为22×6×40=5280W,用电器总电流
为2
2
25280
24 220
P I
U '
'===
'A,输电线上的电流2
12
6
4
r
I
I I I
'
'====A,降压变压器上:
~
224880U U ='=V ,输电线上的电压损失为:r R 24U I R ==V ,因此升压变压器的输
出电压为1R 2904U U U '=+=V ,输入电压为11/4226U U ='=V ,输入电流为
11424I I ='=A ,所以发电机输出功率为115424P U I ==出W
⑵发电机的电动势11250E U I r =+=V ⑶输电线上损耗的电功率2R R 144P I R ==W
例2. 在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失。
有一个坑口电站,输送的电功率为P =500kW ,当使用U =5kV 的电压输电时,测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度。
求:⑴这时的输电效率η和输电线的总电阻r 。
⑵若想使输电效率提高到98%,又不改变输电线,那么电站应使用多高的电压向外输电?
解析:⑴由于输送功率为P =500kW ,一昼夜输送电能E =Pt =12021度,终点得到的电能7200E '=度,因此效率η=60%。
输电线上的电流可由I =P/U 计算,为I =100A ,而输电线损耗功率可由P r =I 2r 计算,其中P r =4800/24=200kW ,因此可求得
r =20Ω。
⑵输电线上损耗功率2
2
1
r P P r U U ⎛⎫=∝ ⎪⎝⎭,原来P r =200kW ,现在要求r 10P '=kW ,计算可得输电电压应调节为
22.4U '=kV 。
例3. 发电机输出功率为100 kW ,输出电压是250 V ,用户需要的电压是220
V ,输电线电阻为
10 Ω。
若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%,试
求:
(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比。
(2)画出此输电线路的示意图。
(3)用户得到的电功率是多少? 解析:输电线路的示意图如图所示, 输电线损耗功率P 线=100×4% kW=4 kW ,又P 线
=I 22R 线
输电线电流I 2=I 3=20 A
原线圈中输入电流I 1=
250
1000001=U P A=400 A 所以
20
1
400201221===I I n n 这样U 2=U 1
1
2
n n =250×20 V=5000 V U 3=U 2-U 线=5000-20×10 V=4800 V
所以
11
24022048004343===U U n n 用户得到的电功率P 出=100×96% kW=96 kW
突破反思
通过本节课的教学,学生基本上理解了高压输电的原因,在自学和讨论中获取有效地知识。
通过综合题目的讲解,学生的绘图能力、计算能力得到很好的提升。
在对题目的灵活处理上,部分学生还有所欠缺,需及时进行补救和巩固。