(完整版)远距离输电教学设计

“远距离输电”的教学设计——利用物理教材培养学生科学探究的能力佛山市南海区黄岐高级中学 谢邦鑫（本文获省二等奖）一、背景新课程的一个显著特点就是比以前任何时候都更加重视对学生进行科学探究方法与能力的培养。

普通高中物理课程标准的课程总目标明确提出要通过教学使学生学习科学探究的方法，培养科学探索的兴趣，经历科学探究的过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法去解决物理问题，验证物理规律。

笔者认为粤教版物理《选修3—2》中“远距离输电”一节是培养学生科学探究能力的好教材。

老师可以让学生经历如何减少远距离输电过程中电能损失的探究，认识科学探究的意义，了解科学探究的一些方法，培养学生科学探究的能力。

二、教学过程利用多媒体展示：为了合理地利用天然资源，火力发电厂通常建在煤炭产地，水力发电站则建立在水力资源丰富的地方，这说明远距离输电是客观存在的。

在这个基础上，让同学们分组探究以下问题。

问题探究1：远距离输电电能损失的大小。

远距离输电有无电能的损失？电能的损失大不大？老师可以引导学生从Q=I 2Rt 出发去探究，在学生主动探究的基础上，老师还可以通过一道例题从理论上去证明探究的结果。

同时，老师还应鼓励同学们根据老师在讲台上提供的器材（学生电源、小灯泡、导线、约1米长的两根镍铬导线等）进行实验探究，验证自己的判断是否正确，让同学们眼见为实。

老师请一组做得比较好的学生到讲台前面陈述探究的结论，并给大家演示一个模拟实验：用一个低压小灯泡直接接到学生电源的低压交流输出端，发现小灯泡的亮度正常，然后通过用电阻率较大的实验室常备的镍铬（m •Ω⨯=-6100.1ρ）导线等效替代的铜(m •Ω⨯=-8107.1ρ)制长导线给同样的灯泡供电，发现灯泡亮度明显变暗，说明输电线上电能损失较大。

问题探究2：根据所学的知识，各小组探究为什么输电过程中有电能损失？减少输电过程中电能损失的方法有哪些？必要时，老师可以启发引导学生从输电线上电能的损失计算公式Q=I 2Rt 考虑。

第三节课远距离输电一、从发电站到用户的输电线路远距离输电过程：发电机输出的电压通过变压器升高到几十万伏，然后进行远距离输电．当电能被输送到用电区域后，再用变压器将电压降低．二、为什么要用高压输电减小电能损失的方法有两种：()减小导线的电阻．()减小输电导线中的电流，即提高输电的电压．三、直流输电：现代的直流输电，只有输电这个环节使用高压直流，发电、用电及升、降电压仍然是交变电流．一、降低输电损耗的两个途径[问题设计]如下图，假定输电线路中的电流是，两条导线的总电阻是，在图中导线电阻集中画为，输送功率为，发电厂输出的电压为.那么：图()远距离大功率输电面临的困难是什么？()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？()为什么远距离输电必须用高压呢？答案()在输电线上有功率损失．()由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一局部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．功率损失表达式：＝，所以降低输电损耗的两个途径为：①减小输电线的电阻；②减小输电电流.()因为发电厂的输出功率是一定的，由＝得，要减小输电电流，必须提高输出电压.[要点提炼]输电线上的电压损失和功率损失(设输电线上电阻为，电流为)．电压损失输电线始端电压与输电线末端电压′的差值．＝－′＝.．功率损失()远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率＝.()假设输电线上损失的电压为，那么功率损失还可以表示为＝，＝Δ·.．减小电压、功率损失的方法()减小输电线的电阻由＝ρ可知，距离一定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可减小电阻．()减小输电电流由＝可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流．[延伸思考]为什么在用电顶峰期家中的白炽灯灯光较暗？答案用电顶峰期到用户家中的输电线电流较大，输电线上损失的电压＝较大，用户得到的电压－变低，达不到额定电压，因此白炽灯灯光较暗．二、远距离输电电路中的各种关系[问题设计]某发电站向远处送电的示意图如下图，其中各局部的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路．升压变压器降压变压器图()结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、、、、线圈的电阻均忽略不计)．()每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？答案()第一个回路：＝第二个回路：＝＋，＝＋＝＋第三个回路：＝()假设两个变压器为理想变压器，那么有：＝、＝、＝；＝、＝、＝.[要点提炼]远距离输电问题的分析．解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，并将量和待求量写在电路图的相应位置(参考图)．．分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源．．综合运用下面三方面的知识求解()能量守恒：＝＝＝用户＋＝用户＝＝.()电路知识：＝＋＝()变压器知识：＝＝.其中＝，＝往往是解题的切入点．一、输电线上功率损失的计算例三峡电站某机组输出的电功率为万千瓦．()假设输出的电压为万伏，那么输电线上的电流为多少？()某处与电站间每根输电线的电阻为欧，那么输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的几分之几？()假设将电压升高至万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出功率的几分之几？解析()由＝得＝＝)＝()输电线上损失的功率＝·＝××＝×损失功率与输出功率之比为＝＝()将电压升高至万伏时，′＝＝)＝输电线上损失的功率Δ′＝′·＝××＝×损失功率与输出功率之比为＝＝答案()()×()×二、远距离输电问题例发电机的输出电压为，输出功率为，输电导线的电阻为Ω，如果用原、副线圈匝数之比为∶的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为∶的降压变压器降压供应用户，那么：()画出全过程的线路示意图；()求用户得到的电压和功率；()假设不经过变压而直接将电送到用户，求用户得到的电压和功率．解析()示意图如下图()升压变压器的输出电压＝＝×＝根据升压变压器输出功率等于输入功率知，升压变压器输出电流为)＝输电线路上的电压损失和功率损失分别为×＝×＝降压变压器上的输入电流和输入电压分别为＝－＝－＝降压变压器上的输出电压和输出电流分别为×＝×＝用户得到的功率为＝＝×＝×()假设不采用高压输电，用低压直接供电时，电路如下图，那么输电电流＝＝＝，输电线路上的电压损失′＝＝×＝所以用户得到的电压为用户得到的功率为答案()见解析图′＝′＝×＝×()×()×第四节课远距离输电习题课．(输电线上功率损失的计算)(单项选择)中国已投产运行的特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用的超高压输电，输电线上损耗的电功率为.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用特高压输电，假设不考虑其他因素的影响，那么输电线上损耗的电功率将变为()．．答案．(输电线上功率损失的计算)(双选)在远距离输电时，输送的电功率为，输送电压为，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为，总长度为，输电线损失的电功率为′，用户得到的电功率为用，那么′、用的关系式正确的选项是()．′＝．′＝．用＝－．用＝(－)答案．(远距离输电问题)(双选)在如下图的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，以下说法中正确的有()图．升压变压器的输出电压增大．降压变压器的输出电压增大．输电线上损耗的功率增大．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大答案题组一减小输电损失的途径(单项选择)中央电视台?焦点访谈?屡次报导某些遥远落后农村电价过高，农民负担过重，其客观原因是电网陈旧老化．近来，农村进行电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有()．提高输送功率．增大输送电流．提高输电电压．减小输电导线的横截面积答案．(双选)如下图为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电，以下表述正确的选项是()图．增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失．高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小．高压输电一定是电压越高越好，所以我们要尽可能地提高输送电压答案．(单项选择)输电线路的总电阻为，发电站输出功率为，输电电压为，那么用户得到的功率为()．．－()·．－．()·答案．(单项选择)发电厂发电机的输出电压为，发电厂至用户的输电导线的总电阻为，通过输电导线的电流为，输电线末端的电压为，下面选项不能．．表示输电导线上损耗的功率的是()．．(－)答案(单项选择)输电导线的总电阻为，输送电功率为.现分别用和两种电压来输电，那么两次输电线上损失的功率之比为()．∶．∶．∶．∶答案．(双选)某发电厂原来用的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到输电，输送的电功率都是.假设输电线路的电阻为，那么以下说法中正确的选项是()．根据公式＝，提高电压后输电线上的电流降为原来的．根据公式＝，提高电压后输电线上的电流增为原来的倍．根据公式损＝＝，提高电压后输电线上的功率损失减为原来的．根据公式损＝，提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的倍答案题组三远距离输电问题．(双选)某小型水电站的电能输送示意图如下图，发电机的输出电压为，输电线总电阻为，升压变压器原、副线圈匝数分别为、.降压变压器原、副线圈匝数分别为、(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为的用电器正常工作，那么()图><．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率答案(单项选择)某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定，它发出的电先通过发电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器．经变压器降压后，再用线路接到各用户，设两变压器都是理想变压器，那么在用电顶峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率增加，这时()①升压变压器的副线圈的电压变大②高压输电线路的电压损失变大③降压变压器的副线圈上的电压变大④降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大．①②．②③．③④．②④答案．(双选)一台发电机最大输出功率为，电压为，经变压器1升压后向远方输电，输电线路总电阻线＝Ω，到目的地经变压器降压，负载为多个正常发光的灯泡(、)．假设在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的，变压器和的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，那么()．原、副线圈电流分别为103和．原、副线圈电压分别为×和．和的变压比分别为∶和∶．有×盏灯泡(、)正常发光答案．某发电站通过燃烧煤来发电．发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给生产和照明用户，发电机输出功率是，输出电压是，升压变压器原、副线圈的匝数之比为∶，输电线的总电阻为Ω，用户需要的电压为．那么：()输电线上损失的电功率为多少？()降压变压器原、副线圈的匝数比为多少？答案()()解析()根据理想变压器的变压规律＝得输电电压＝＝×＝输电电流＝＝)＝输电线上损失的功率＝＝×＝.()输电线上损失的电压＝＝×＝降压变压器原线圈两端的电压＝－＝－＝根据理想变压器的变压规律得：＝＝)＝.．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)．()画出上述输电全过程的线路图；()假设发电机的输出功率是，输出电压是，升压变压器的原、副线圈的匝数比为∶，求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；()在()中条件下假设输电导线中的电功率损失为输入功率的，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压；()计算降压变压器的输出功率．答案()见解析图()() Ω()解析()或()对升压变压器，据公式＝，有＝＝×＝)＝()损＝线，损＝所以：线＝＝)Ω＝Ω因为＝－＝线所以＝－线＝(－×)＝()＝－＝＝×＝＝.损人生最大的幸福，莫过于连一分钟都无法休息零碎的时间实在可以成就大事业珍惜时间可以使生命变的更有价值时间象奔腾澎湃的急湍，它一去无返，毫不流连一个人越知道时间的价值，就越感到失时的痛苦得到时间，就是得到一切用经济学的眼光来看，时间就是一种财富时间一点一滴凋谢，犹如蜡烛漫漫燃尽我总是感觉到时间的巨轮在我背后奔驰，日益迫近夜晚给老人带来平静，给年轻人带来希望不浪费时间，每时每刻都做些有用的事，戒掉一切不必要的行为时间乃是万物中最珍贵的东西，但如果浪费了，那就是最大的浪费我的产业多么美，多么广，多么宽，时间是我的财产，我的田地是时间时间就是性命，无端的空耗别人的时间，知识是取之不尽，用之不竭的。

远距离输电-粤教版选修3-2教案一、教学目标1.了解电力输电的概念和分类；2.掌握直流远距离输电的基本原理、特点；3.了解直流输电的主要设备；4.掌握远距离交流输电的主要技术；5.了解现代电力系统的发展和进展。

二、教学内容1. 电力输电的概念和分类（1）电力输电的基本概念电力输电是指将发电厂发出的电力，通过各种输电线路和变电站，传输到用电地点供应电力使用。

电力输电是电力系统的重要组成部分。

（2）电力输电的分类电力输电按照输电距离, 可以分为近距离输电和远距离输电。

2. 直流远距离输电（1）直流输电的基本原理直流输电是指将发电厂发出的直流电通过输电线路进行传输的过程。

直流输电的电力传输距离最远可达3500公里。

直流输电的主要特点有：•传输损耗小；•动态响应性能好；•抗电磁干扰性能好；•对线路的控制性强。

（2）直流输电的主要设备直流输电的主要设备包括：•直流发电机；•直流输电线路；•调压变换器；•逆变器；•直流配电设备，等。

3. 远距离交流输电（1）输电距离的限制交流输电由于存在传输损失，导致输电距离受到了很大的限制。

在输电距离较短的情况下，交流输电的实用性是很高的。

当输电距离增加时，输电功率越大，输电损失也就越大。

（2）交流输电的主要技术为了解决远距离交流输电的问题，目前采用的主要技术包括：•提高输电电压；•采用交流补偿技术（如静态补偿装置、动态无功补偿、柔性交流输电等）。

4. 现代电力系统的发展和进展现代电力系统的发展和进展已经越来越多地涉及到技术和经济两个领域。

在技术领域中，现代电力系统的发展引入了很多新技术，如计算机控制技术、数字化技术、智能化技术、机器学习技术等。

而在经济领域中，现代电力系统的发展更注重多方面的经济效益，如提高能源利用效率、降低供电成本、推动可持续发展等。

三、教学重点和难点教学重点：1.直流远距离输电的基本原理、特点；2.远距离交流输电的主要技术。

教学难点：1.直流输电的主要设备；2.远距离交流输电的实现技术。

会减小输电电流I2
会增大线路的功率损耗
会增大线路的电压损耗
会提高电能的利用率
如图所示)
电压和电能损失
输电过程电压和功率的辨析
(1)输电线上电压损失和输送电压不能混用，
＝IU线(ΔU或U线指输电线电阻上的电压降
输电过程功率的关系：
如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则()
100 Hz
．发电机输出交流电的电压有效值是500 V
．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小
型号千米电阻(Ω/km)
DYD30/C 1
DYD50/C0.6。

变压器远距离输电 1、理想变压器副线圈通过输电线接两个相同的灯泡L 1和L 2，输电线的等效电阻为R ，开始时，开关S 是断开的，如下图所示，在S 接通后，以下说法错误的是（ ）A. 灯泡L 1两端的电压减小B. 通过灯泡L 1的电流增大C. 原线圈中的电流增大D. 变压器的输入功率增大2、图是一个理想变压器，K 为双向电键，P 是滑动变阻器滑动触头，U 1为加在原线圈两端电压，I 1为原线圈上电流，则（ ）A 、保持U 1及P 的位置不变，K 由a 合向b 时，I 1将增大B 、保持P 的位置及U 1不变，K 由a 向b 时，R 消耗的功率减小C 、保持U 1不变，K 合在a 处，使P 上滑，I 1将增大D 、保持P 的位置不变，K 合在a 处，若U 1增大，I 1将减小3、如图5所示，T 为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab 和cd 的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当电键S 闭合时 ( )A ．交流电压表V 1和V 2的示数一定都变小B ．交流电压表只有V 2的示数变小C ．交流电流表A 1、A 2和A 3的示数一定都变大D ．只有A 1的示数变大4．在变电站里，经常要用交流电表监测电网上的强电流．所用的器材叫电流互感器，如下图所示中，能正确反映其工作原理的是( )5.钳形电流表的外形和结构如图7（a ）所示。

图7（a ）中电流表的读数为1.2A 。

图7（b ）中用同一电缆线绕了3匝，则： ( )Ａ．这种电流表能测直流电流，图7（b ）的读数为2.4AＢ．这种电流表能测交流电流，图7（b ）的读数为0.4AＣ．这种电流表能测交流电流，图7（b ）的读数为3.6AＤ．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图7（b ） 的读数为3.6A6、如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为N 1: N 2=3:1，图中四个灯泡完全相同，当L 2、L 3、L 4正常发光时，则L 1（ ） A.一定正常发光B.实际功率小于额定功率C.实际功率大于额定功率D.条件不足无法确定7、如下图所示，A 、B 、C 、D 是四个相同的白炽灯，都处于正常发光状态，则图中ab 、cd 两端电压U 1与U 2之比是：（ ）A ．3∶1B ．4∶1C ．3∶2D ．2∶18、如图所示，理想变压器初、次级线圈分别接有完全相同的灯泡A 、B ，且初、次级线圈的匝数之比N 1: N 2=2:1，交流电源电压为U ，则灯B 两端的电压为（ ）～ n 1 n 2 L 1 L 2 L 3 L 425 59、如图所示，理想变压器原线圈的匝数n1=1000匝，两个副线圈的匝数分别为n2=50匝和n3=100匝，L1是“6V 、2W ”的小灯泡，L2是“12V 、4W ”的小灯泡。

《电能的输送》之“模拟远距离输电”实验教学设计【教材和学情分析】选择高中物理选修3-2《电能的输送》中有关远距离输电作为实验说课内容，是因为教材上没有设计实验。

很多老师主要以讲解为主，通过大量理论推导让学生接受远距离高压输电的原理，加之输电结构复杂，物理量多，计算量大，学生缺乏直观形象的认知，导致学习相当困难。

鉴于这样的背景，笔者设计一组原创实验来模拟远距离输电，用以突破本节课的重难点知识。

【三维目标】根据新课标要求和教材的编写意图以及学生的实际情况确定本节的实验目标如下：一、知识与技能1.通过实验和观察知道如何减少输电线上的功率损失，理解为什么远距离输电要用高电压。

2.了解远距离输电的过程和原理。

二、过程与方法1.通过思考与讨论，探究出实验设计思路。

2.通过设计和观察实验获取知识。

三、情感、态度与价值观1.体会探索自然规律的科学态度。

2.培养学生的探索精神和建模能力。

【教学重点】1.通过实验分析降低输电损耗的有效方法。

2.通过实验理解远距离输电的原理。

【教学难点】通过模拟实验理解远距离输电的原理。

【教学思想和策略选择】采用“学本思想”教育理念，学生通过思考探究、合作交流、自主实验、讨论总结等方式来研究知识、学习知识、领悟知识。

教法：启发、探究、演示、实验、对比、讨论等教学方法。

学法：自主学习、探究学习、合作交流、讨论总结、展评学?等学法。

【实验过程】实验1 探究输电线电阻对输电功率的损耗1.实验器材学生电源、开关（1个）、小灯泡及底座（1个）、镍铬合金线（2根）、鳄鱼夹（4个）、废旧木板（1块）、废旧笔壳（2支）、螺丝钉若干、导线若干。

2.实验与论证通过前面学习过的电阻定律和灯泡的明暗可以反映功率变化的知识，学生讨论得到初步的实验方案和实验电路图。

（1）设计实验图（如图1所示）■图1 实验1设计实验图（2）实验操作与现象用笔者自制的实验教具，用两根较细的电阻率较大的镍铬合金丝代表输电线路，演示和观察灯泡的明暗变化。

远距离输电教案教案标题：远距离输电教案目标：1. 了解远距离输电的概念和原理；2. 掌握远距离输电的技术和方法；3. 了解远距离输电的优势和挑战；4. 培养学生的团队合作和解决问题的能力。

教案步骤：引入活动：1. 向学生介绍远距离输电的概念，并提出以下问题：你认为什么是远距离输电？为什么需要远距离输电？知识讲解：2. 讲解远距离输电的原理和技术，包括直流输电和交流输电的区别，高压输电线路的建设和维护等内容。

实践活动：3. 将学生分为小组，每个小组负责设计一个远距离输电方案。

要求考虑输电距离、输电效率、成本等因素，并选择合适的输电技术和方法。

讨论和总结：4. 让每个小组向全班展示他们的远距离输电方案，并进行讨论和比较。

引导学生总结远距离输电的优势和挑战，并思考如何解决挑战。

拓展活动：5. 鼓励学生进行更深入的研究，了解当前远距离输电领域的最新技术和发展趋势，并撰写一份小论文或做一份展示报告。

评估：6. 设计一份评估表，根据学生的讨论和展示表现进行评估。

评估内容可以包括对远距离输电原理的理解程度、方案设计的合理性和创新性等。

教案延伸：7. 将远距离输电与可再生能源结合，讨论如何将远距离输电应用于大规模可再生能源的开发和利用。

教学资源：- PowerPoint或白板和马克笔- 远距离输电相关的教材或参考资料- 小组讨论和展示的材料教学反思：教案中的实践活动和讨论环节可以促进学生的参与和思考能力，培养他们的团队合作和解决问题的能力。

同时，通过拓展活动和评估，可以激发学生的学习兴趣和深入研究的欲望。

第五节电能的输送●本节教材分析这节教材是生前面所知识综合运用解决实际问题的一个典型例子通过本节的习，要注意培养和提高生运用物理知识分析、解决实际问题的能力教材写得比较详细、通俗，可让生阅读课本，然后提出一些问题引导生思考、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，可引导生自己从已有的直流电路知识出发，进行分析，得出结论2讲解电路上的电压损失，是本节教材新增加的目的是希望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只一个，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3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，甚至进而得出错误结论要通过具体的例子，可引导生进行讨论，澄清认识要注意，切不可单纯由教师讲解，而代替了生的思考，否则会事倍功半，似快而实慢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生地、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》既可以开阔生眼界，也可以增加知识●教目标一、知识目标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损失和如何减少功率损失3知道什么是输电导线上的电压损失和如何减少电压损失4理解远距离输电要用高压二、技能目标培养生阅读、分析、综合和应用能力三、情感态度目标1培养生遇到问题要认真、全面分析的态度2介绍我国远距离输电概况，激发生投身祖国建设的热情●教重点找出影响远距离输电损失的因素，使生理解高压输电可减少P与U损失●教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●教方法自讨论法●教用具可拆变压器（2台）、长导线、生电、小灯泡、投影仪、AI课件●课时安排1课时●教过程一、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？这节课我们就习远距离输电的知识，请同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）［生］阅读并展开激烈的讨论二、新课教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 =I 2R ［生3］根据功率损失的表达式ΔP =I 2R 可知，要减少输电线上的功率损失，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呢？ ［生］根据电阻定律可知R 线=ρS1，要减小输电线的电阻R 线，可采用下述方法：①减小材料的电阻率ρ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②减小输电线的长度不可行，因为要保证输电距离③增加导线的横截面积，可适当增大横截面积．．．．．．太粗不可能，既不经济又架设困难［师］如何减小输电线中的电流呢？［生］在输电功率一定的条件下，根据P =UI 可知，要减小输电线中的电流I ，必须提高输电电压U ，这就是采用高压输电的道理2输电线上的电压损失［师］在直流输电时，输电线上电压损失的原因是什么？交流输电呢？ ［生1］由于输电线有电阻，电流在输电线上有电压损失［生2］对交流输电线路说，既有电阻造成的电压损失，也有感抗和容抗造成的电压损失［师］在不计感抗和容抗的条件下，电压损失的表达式是什么？ ［生］电压损失ΔU =U -U ′=I R 线［师］如何减小电压损失，保证输电质量呢？［生］根据电压损失的表达式ΔU =I R 线可知，要减少输电线上的电压损失，有两种方法：其一是减小输电线的电阻R 线；其二是减少输电电流方法同减少功率损失［师］为了减少功率损失和电压损失，都需要采用高压输电，但并不是电压越高越好因为电压越高，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 W以下，距离为几百米以内，一般采用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，一般采用35 V或110 V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，必须采用220 V或更高的电压输电［师］我国远距离输电采用的电压有哪几种？［生］有110 V、220 V、330 V、500 V［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？而到达目的地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升高电压，在用户处用降压变压器降低电压［师］用AI课件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电压损失为ΔU=I2R，则U3=U2-ΔU4例题分析某交流发电机输出功率为5×105 W ，输出电压为U =10×103 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）（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）解析：引导生画出电路引导生写出各部分关系式U ∶U 1=1∶2I 2∶I 1=1∶2 U 2∶U 用=1′∶2′I 3∶I 2=1′∶2′U 1=U 损+U 2 P =P 损+P 用户 P 损=I 22·R 解：I 1=UP=500 A P 损=5%P =5%×5×105 W=25×104 W P 损=I 22R I 2=R P 损=50 AI 3=用户用户U P =用户损U P P -=3801075.45⨯所以101500501221===I I n n125503801075.4523'2'1=⨯⨯==I I n n 三、小结通过本节习，主要习以下问题： 1远距离输电线路上，P 损=I 2R=RU 2损，其中（I =UP 总）2远距离高压输电中，P 损和U 损都能减少 3交流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决定 四、布置作业（略0 五、板书设计六、本节优化训练设计1单相交流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 Ω，求（1）用户得到的电压和电功率各是多少？（2）如果用变压比为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10∶1的降压变压器降压后使用，那么用户得到的实际电压和电功率又是多少？2一条河的流量为Q =40 3/，落差为=5 利用它发电，单相交流发电机效率η1=50%，输出电压U =400 V ，输电线总电阻R 线=5 Ω，电线上允许损失的最大电功率为发电机输出的电功率η2倍,η2=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？参考答案：1解析（1）不用变压器，直接输电时：干线中电流：I =送送U P =220104.43⨯ A=20 A电线上损失的：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，电路如图所示U 1=10U =2200 V I 线=1U P =22004400A=2 A U 2=U 1-I 线R=2200 V-2×4 V=2192 V 所以U 户′=102U =2192 V P 户′=P -I 线2×R =4400 W-4×4 W=4384 W 2解析：发电机将水机械能转换为电能，其中：P 输=η1ρQg =50%×103×40×10×5 W=106 W 输电线上损失：P 损=η2P 输=5×104 W输电线上允许输送的最大电流I 线=51054⨯=线损R P A=100 A 而不用变压器直接输送时，输电线上电流大小：I =400106=送输U P =2500 A 100 A为减少电能损失，必须是先升压后降压，输电线路如图所示I 1=送输U P =2500 AI 2=线损R P =100 AI 3=2201095.06⨯=-户损U P P A=2210953⨯ A 所以2511221==I I n n2295023'2'1==I I nn 143●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可能提高，所以采用高压输电时，在发电站内需用升压变压器升压后再由输电线输出，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，首先要将整个电路分成几段进行研究，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，最后联立求解，进行计算另外，还需注意以下几点：（1）因为输电距离不变，所以输电线长度一定 （2）发电机的输出功率通常认为是恒定的（3）输电导线上的电能损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+ΔU =I R 线 +U 降 能量关系：P 出=P 损+P 降=I 2R 线+IU 降=IU 升●备课资料汽油机点火装置的工作原理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，是实验中经常用取得高压的一种电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许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，空隙处灌满了很厚的一层石蜡图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，这表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用一个最简单的电磁式断续器当螺旋调节器触点与带有铁头的弹簧片P接触时，合上电开关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，弹簧片又与触点接触，电路再度被接通如此不断的重复下去，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（）所示图中Δ1时间内的曲线表示电路接通时，电流上升的情形，而Δ2时间内的曲线则表示电路断开时，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2的变化波形由图可见，在电路接通时（Δ1时间内），感应电动势较小，而电路断开时（Δ2时间内），感应电动势上升至较大的数值如果次级两端点D、D′相距较近，则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强烈的火花放电这时，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）所示但是如果D、D′相距较远，则当电路接通时，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，比直流电的电压要高得多而且，因为次级线圈的匝数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因为生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充，以利于生理解自感及变压器。

5.5远距离输电教学设计(人教高中选修3-2)1(word版可编辑修改)编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（5.5远距离输电教学设计(人教高中选修3-2)1(word版可编辑修改)）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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《远距离输电》教学设计一、素质教育目标（一）知识教学点1．了解远距离输电的原理2．理解U输、U线、U用、P输、P线、P用、I输、I线、I用概念及相互关系。

(二）能力训练点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，具体计算及实验验证的过程，使学生学会分析解决实际问题的两种基本方法：理论分析、计算和实验。

(三)德育渗透点1．通过对我国远距离输电挂图展示,结合我国行政村村村通电报导及个别违法分子偷盗电线造成严重后果的现象的介绍，教育学生爱护公共设施，做一个合格公民。

2．教育学生节约用电，养成勤俭节约的好习惯.二、重点、难点、疑点及解决办法1．重点（1)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4．解决办法通过自学、教师讲解、例题分析、实验演示来逐步突破重点、难点、疑点。

三、课时安排1课时四、教具准备可拆式变压器(2台)、导线若干(其中两根阻值约与小电珠相等)、小电珠(2．5V、0.3A)、学生电源五、学生活动设计1．通过自学，学会分析要减少P线可能的方法.2．通过例题训练、观察演示实验使学生理解远距离输电为什么要采取高压，是如何实现的。