5.5 电能的输送 教学设计 -2023-2024学年高二上学期物理人教版选修3-2

高二物理选修3-2 第五章 交变电流 第五节 电能的输送 教学目标： 1.了解从变电站到用户的输电过程。知道远距离输电时应用高压电的原理。 2.引导学生积极主动探究，发现问题，解决问题，在学习知识的同时获得一定的成就感。 教学重点：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。 教学难点：远距离输电原理图的理解及相关题型的计算。 教学过程： 一、导入新课、板书课题 回顾：变压器构造、工作原理、能量转化、功率关系、匝数与电压的关系。 导入：生活中的变压器我们已经了解了，那变压器输送的电路情况是如何的？这节主要研究电能的输送。 二、出示目标、明确任务 1.理解从变电站到用户的输电过程。 2.掌握远距离输电时应用高压电的原理。 三、学生自学、独立思考 阅读课本45-47页内容，找到书中的知识点、重点、困惑点 四、自学指导、紧扣教材 1.阅读课本45-46页前三段和降低输电损耗的两个途径部分 ①阅读降低输电损耗的两个途径部分前四段，解决为什么输电由损耗？降低输电的损耗有哪些？ ②尝试解决思考与讨论中的问题 ③目前我国常见的远距离输电电压有哪些规格？是不是输电电压越高越好？ 2.阅读课本46-47页电网供电部分 ①远距离输电要经历哪些基本环节？ ②什么是电网？ ③电网供电有哪些优势？ 五、自学展示、精讲点拨 1.①因为电流通过输电导线会发热消耗电能所以输电会有损耗。根据可知一个途径是减小输电线的电阻。在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率小的金属材料，例如铜、铝来制造输电线。此外，还要尽可能增加导线的横截面积。但是，导线横截面积的增加是有一定限度的。过粗的导线会耗费太多的金属材料，而且输电线太重、太粗也给铺设工作带来困难。另一个途径是减小输电导线中的电流。 ② ③目前我国远距离送电采用的电压有110kV、220kV、330kV，输电干线已经采用500kV的超高压，西北电网的电压甚至达到750kV。 输电电压也不是越高越好。电压越高，对输电线路绝缘性能的要求就越高，线路修建费用就会增多。输电电压越高，变压器上的电压也越高，对变压器的要求也相应提高。 2.①　一般发电机组输出的电压在十千伏上下，不符合远距离送电的要求。因此，要在发电站内用升压变压器，升压到几百千伏后再向远距离送电。到达数百千米甚至数千千米之外的用电区之后，先在“一次高压变电站”降到一百千伏左右，在更接近用户的地点再由“二次变电站”降到十千伏左右。然后，一部分电能送往大量用电的工业用户，另一部分经过低压变电站降到220V/380V，送给其他用户。 ②现在世界各国都不采用一个电厂与一批用户的“一对一”的供电方式，而是通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络，这就是电网。 ③一次能源产地使用大容量的发电机组，降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益。电网可以减少断电的风险，调济不同地区电力供需的平衡，保障供电的质量。使用电网，可以根据火电、水电、核电的特点，合理地调度电力，这就使得电气化社会的主要能源—电力的供应更加可靠，质量更高。 精讲 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，输电线上的功率损失为，则有。 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： 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： 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，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：。 电压之间的关系是：。 电流之间的关系是：。 可见其中电流之间的关系最简单，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，而不能用。 特别重要的是要会分析输电线上的功率损失，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