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電能的輸送
葉洪濤
教材分析：
在前一節(jié)已經(jīng)學習了變壓器的工作原理，現(xiàn)進一步學習在生活生產(chǎn)中應用變壓器。講解電路的電壓損失的目的是希望學生對輸電問題有更全面，更深入和更接近實際的認識，知道影響輸電損失的因素不只有一個，分析問題應綜合的考慮，抓住主要方面。但真正的實際問題比較復雜，中并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。中要注意掌握好分寸。
學情分析：
學生常常會容易將導線上的電壓損失與輸電電壓混淆起，甚至進而得出錯誤結(jié)論。為了防止錯誤的發(fā)生，在學習時可引導學生進行討論，澄清認識。
教學目標：
知識目標
1．知道“便于遠距離輸送”是電能的優(yōu)點之一。知道輸電的過程，了解遠距離輸電的原理。
2．理解各個物理量的概念及相互關(guān)系。
3．知道什么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。
4．理解為什么遠距離輸電要用高壓。
過程和方法
1．通過例題板演使學生學會規(guī)范解題及解題后的思考。
2．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。
情感目標
通過對我國遠距離輸電的學習，結(jié)合我國通電報導及個別違法分子偷盜電線造成嚴重后果的現(xiàn)象的介紹，教育學生愛護公共設(shè)施，做一個合格公民。教育學生節(jié)約用電，養(yǎng)成勤儉節(jié)約的好習慣。
教學重點：
1．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。
教學難點：
遠距離輸送原理圖的理解
教學過程：
新引入：
前面我們學習了電磁感應現(xiàn)象和發(fā)電機，通過發(fā)電機我們可以大量地生產(chǎn)電能．比如，葛洲壩電站通過發(fā)電機把水的機械能為電能，發(fā)電功率可達271.5萬千瓦，這么多的電能當然要輸?shù)接秒姷牡胤饺ィ�今天，我們就學習輸送電能的有關(guān)知識。

新講解：

1、輸送電能的過程
　　提問：發(fā)電站發(fā)出的電能是怎樣輸送到遠方的呢？如：葛洲壩電站發(fā)出的電是怎樣輸?shù)轿錆h、上海等地的呢？很多學生憑生活經(jīng)驗能回答：是通過電線輸送的。

輸送電能的過程：發(fā)電站→升壓變壓器→高壓輸電線→ 降壓變壓器→用電單位

2、遠距離輸電為什么要用高電壓？
提問：為什么遠距離輸電要用高電壓呢？
高壓輸電的原理
分析討論的思路是：輸電→導線（電阻）→發(fā)熱→損失電能→減小損失
講解：輸電要用導線，導線當然有電阻，如果導線很短，電阻很小可忽略，而遠距離輸電時，導線很長，電阻大不能忽略．列舉本上的一組數(shù)據(jù)．電流通過很長的導線要發(fā)出大量的熱，請學生計算：河南平頂至湖北武昌的高壓輸電線電阻約400歐，如果能的電流是1安，每秒鐘導線發(fā)熱多少？學生計算之后，教師講述：這些熱都散失到大氣中，白白損失了電能．所以，輸電時，必須減小導線發(fā)熱損失．
3、提問：如何減小導線發(fā)熱呢？

分析：由焦耳定律 ，減小發(fā)熱 ,有以下三種方法：一是減小輸電時間 ，二是減小輸電線電阻 ，三是減小輸電電流 ．
4、提問：哪種方法更有效？
　　第一種方法等于停電，沒有實用價值．第二種方法從材料、長度、粗細三方面說都有實際困難．適用的超導材料還沒有研究出．排除了前面兩種方法，就只能考慮第三種方法了．從焦耳定律公式可以看出．第三種辦法是很有效的：電流減小一半，損失的電能就降為原的四分之一．通過后面的學習，我們將會看到這種辦法了也是很有效的．
結(jié)論：
1：要減小電能的損失，必須減小輸電電流。
2：輸電功率必須足夠大。

5、提問：怎樣才能滿足上述兩個要求呢？
分析：根據(jù)公式 ，要使輸電電流 減小，而輸送功率 不變（足夠大），就必須提高輸電電壓 。
高壓輸電可以保證在輸送功率不變，減小輸電電流減小輸送電的電能損失。
變壓器能把交流電的電壓升高（或降低）
講解：在發(fā)電站都要安裝用升壓的變壓器，實現(xiàn)高壓輸電．但是我們用戶使用的是低壓電，所以在用戶附近又要安裝降壓的變壓器．
討論：高壓電輸?shù)接秒妳^(qū)附近時，為什么要把電壓降下？（一是為了安全，二是用電器只能用低電壓．）
3.變壓器能把交流電的電壓升高或降低

實例分析
發(fā)電機的輸出電壓為220V，輸出功率為44W，每條輸電線電阻為0.2Ω，求用戶得到的電壓和電功率各是多少？如果發(fā)電站先用變壓比為1：10的升壓變壓器將電壓升高，經(jīng)同樣輸電線路后，再經(jīng)過10：1的降壓變壓器降壓后供給用戶，則用戶得到的電壓和電功率又各是多少？

分析與解答：輸送電路原理圖如圖。
發(fā)電站輸出的功率P出是一定的,當以220伏的電壓輸出時,輸出電流應該是：
　 　I=P出/U出=44000W/220V=200A
　　兩條輸電線路的總電阻為0.4Ω,則導線上損失的電功率為：
　 P損=I2r=(200A)2×0.4Ω=16kW
　　用戶得到的電功率為P=P出-P損=44kW-16kW=27kW
　　在導線上損失的電壓為: U損=I2r=200V×0.4Ω＝80V．
　　用戶得到的電壓為：U=U出-U損=220V-80V=140V
　　如果用1：10的變壓器將電壓升高到2200V后再輸送出去，則輸出電流為：
　 I=P出/U出=44000W/2200V=20A　
　　 P損=I2r=(20A)2×0.4Ω=160W
　　用戶得到的電功率為P=P出-P損=44kW-160W=43.83kW
　　在導線上損失的電壓為: U損=I2r＝20V×0.4Ω＝8V．
　　加到用戶端變壓器上的電壓為：U=U出-U損=2200V-80V=2192V
　　經(jīng)過變壓器降壓后輸送給用戶的電壓為：219.2V．

板書設(shè)計

1．高壓輸電的原理

2．減少電能損失的方法
（1）減小電阻
（2）要減小電能的損失，必須減小輸電電流。
3．高壓輸電可以保證在輸送功率不變，減小輸電電流減小輸送電的電能損失。

作業(yè)布置
非常學案

分層練習
C類
1．在遠距離輸電過程中，為減少輸電線路上的電能損失，可采用的最佳方法是 （ ）
A．使輸電線粗一些B．減短輸電線長度
C．減少通電時間 D．采用高壓輸電

B類
2．某水電站，用總電阻為2.5 的輸電線輸電給500km外的用戶，其輸出電功率是3×106kW�，F(xiàn)用500kV電壓輸電，則下列說法正確的是（　 　）
A. 輸電線上輸送的電流大小為2.0×105A
B. 輸電線上由電阻造成的損失電壓為15kV
C. 若改用5kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9×108kW
D. 輸電線上損失的功率為△P＝U2/r，U為輸電電壓，r為輸電線的電阻
A類
一個變壓器有5V、6V、350V三個副線圈，原線圈接在220V電壓上，當5V線圈輸出功率為6W、6V線圈接6Ω的電阻，350V線圈中有400mA電流時，原線圈中電流是多少？

答案：0.69A

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