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2020-2021学年高中物理新人教版选择性必修第二册电能的输送教案
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教案上课时间:年月日题课第三章交变电流第二节电能的输送课型新课时1教学目标1.了解电能的输送过程,了解高压输电是降低远距离输电损耗的有效途径,会用相关知识解释实际的输电问题。知道输电线上的功率损失和减少功率损失的方法2.经历远距离输电模型的过程,体会建立理想模型的思维方法。3.知道电网供电是远距离输电的重要发展。学习重点高压输电原理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。学习难点对立远距离输电模型模型及理解各物理量的关系教学过程教学环节(含备注)教学内容引入新课进行新课讲与讨论(一)引入新课电能的从电厂转移到用户,需要设备?(二)进行新课1、阅读教材61页,思考并回答(1)输送电能的基本要求是什么?可靠;保质;.经济(2)降低输电损耗有哪两个途径?减小电流;减小电阻。2.思考与讨论(教材62页)3.结论:(1)功率损失的原因输电导线有电阻,电流通过电阻时,电能必有一部分转化为内能而损失掉。(2)功率损失大小的计算ΔP=I2R,I为输电线路上的电流,R为线路电阻;ΔP=,ΔU为输电线路上损失的电压,R为线路电阻;ΔP=ΔUI,ΔU为输电线路上损失的电压,I为线路上的电流;ΔP=()2ρ,P为输送电功率,U为输电电压,ρ为电阻率,L 为输电线的总长度,S为横截面积。(3)减少损耗的方法据P损=I2R可知,减小输电线路上功率损失的方法主要有两种:①减小输电线的电阻R,据R=ρ·a.减小输电线长度L:由于输电距离一定,所以在实际中不可能用减小L来减小Rb.减小电阻率ρ:目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料c.增大导线的横截面积S:这要多耗费金属材料,增加成本,同时给输电线的架设带来很大的困难②减小输电电流I,据I=a.减小输送功率P:在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的b.提高输电电压U:在输送功率P一定,输电线电阻R一定的条件下,输电电压提高到原来的n倍,据P损=2·R知,输电线上的功率损耗将降为原来的根据以上分析知,采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效、最经济的措施。[特别提醒](1)输送功率是指高压输电线起始端输出的功率,损失功率是输电线上消耗的功率。(2)无论从减少输电线路上的功率损失,还是减少电压损失来看,都要求提高输电电压,以减小输电电流。(3)发电站的输送功率取决于用户消耗的功率,不是由发电站输出的功率决定用户和线路消耗的功率。课堂练习1:教材64页第4题:解析: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,电阻率为ρ。则每根导线损失的电功率P损=I2R。由于P=UI,R=ρ,所以P损=()2·ρ=,现在,输送电功率P相同,导线电阻率ρ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US1=US2 练与议所以==()2=()2=2500。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。4.高压输电线路的分析与计算(1).输送过程图(2)输电过程电路被划分为三个独立的回路,每个回路均可以应用闭合电路欧姆定律,串、并联电路规律,而变压器的电压、电流、功率关系是联系不同回路的桥梁。(3)对高压输电(输送回路)中几个电压的理解输送电压:输电线始端电压,如图中的U2。用户电压:最终用户得到的电压,如图中的U4。损失电压:输电线始端电压与末端电压的差值(ΔU=U2-U3=I2R),形成的原因是输电导线有电阻,电流通过输电线时,会在线路上产生电势降落,致使输电线路末端的电压比起始端电压要低,这就是输电线上的电压损失。(4)减小输电线路上电压损失的方法根据ΔU=IR可知有两种:减小输电线路的电阻。)减小输电电流I,即提高输电电压。(5)基本关系式功率关系P1=P2,P3=P4,P2=P线+P3电压、电流关系==,==U2=ΔU+U3,I2=I3=I线输电电流:I线===输电导线上损耗的电功率:P线=I线ΔU=IR线=2R线课堂练习2:(题见学案)答案:BC解析:设输电电压为U,所输送的功率为P,输电线路总电阻为r 课堂总结课后作业:,则输电电流I=,线路的功率损失P损=I2r=,可知P损∝,当输电电压U升高为原来的n倍时,功率损失变为原来的,故B正确;线路上的电压损失U损=Ir=,可知U损∝,当输电电压升高为原来的n倍时,电压损失变为原来的,故C正确。课堂练习3:(题见学案)C正确。解析 输电线损失功率P损=100×103×5%W=5×103W,所以,输电线上电流I2==25A,升压变压器原线圈电流I1==400A,故升压变压器原、副线圈匝数比==。升压变压器副线圈两端电压U2=U1=4000V,输电线损失电压U损=I2R总=200V,降压变压器原线圈两端电压U3=U2-U损=3800V,故降压变压器原、副线圈匝数比为==。故选项C正确。5.阅读:63页输电技术的发展思考:为什么要研究直流输电?目前我国研究进展如何?见板书设计部分学案闯关检测部分板书设计3.4电能的输送课后反思本节远距离输电模型的建立与应用是重点,涉及物理量及关系式较多,刚学不熟练,课堂练习速度比较慢,所以本节课堂练习量少。
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