（一）知識(shí)與技能
1．知道“便于遠(yuǎn)距離輸送”是電能的優(yōu)點(diǎn)，知道輸電過程。
2．知道降低輸電損耗的兩個(gè)途徑。
3．了解電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)和意義。
（二）過程與方法
通過思考、討論、閱讀，培養(yǎng)學(xué)生閱讀、分析、綜合和應(yīng)用能力
（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀
1．培養(yǎng)學(xué)生遇到問題要認(rèn)真、全面分析的科學(xué)態(tài)度。
2．介紹我國遠(yuǎn)距離輸電概況，激發(fā)學(xué)生投身祖國建設(shè)的熱情。
【教學(xué)重點(diǎn)】
找出影響遠(yuǎn)距離輸電損失的因素，使學(xué)生理解高壓輸電可減少功率與電壓損失。
【教學(xué)難點(diǎn)】
理解高壓輸電原理，區(qū)別導(dǎo)線上的輸電電壓U和損失電壓ΔU。
【教學(xué)方法】
自學(xué)討論法、閱讀法、講解法。
【教學(xué)工具】
投影儀、投影片
【教學(xué)過程】
（一）引入新課
師：人們常把各種形式的能（如水流能、燃料化學(xué)能、核能）先轉(zhuǎn)化為電能再進(jìn)行傳輸，這是因?yàn)殡娔芸梢酝ㄟ^電網(wǎng)來傳輸，那么電能在由電廠傳輸給用戶過程中要考慮什么問題？這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)遠(yuǎn)距離輸電的知識(shí)，請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真仔細(xì)地閱讀教材，回答老師提出的下列問題（屏幕上打出）。
生：閱讀并展開激烈的討論。
（二）進(jìn)行新課
1．降低輸電損耗的兩個(gè)途徑
師：輸送電能的基本要求是什么？
生：輸送電能的基本要求是：可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì)?？煽?，是指保證供電線路可靠地工作，少有故障和停電。保質(zhì)，就是保證電能的質(zhì)量，即電壓和頻率穩(wěn)定。經(jīng)濟(jì)是指輸電線路建造和運(yùn)行的費(fèi)用低，電能損耗小。
師：遠(yuǎn)距離大功率輸電面臨的困難是什么？
生：在輸電線上有功率損失。
師：輸電線上功率損失的原因是什么？功率損失的表達(dá)式是什么？降低輸電損耗的兩個(gè)途徑是什么？
生1：由于輸電線有電阻，當(dāng)有電流流過輸電線時(shí)，有一部分電能轉(zhuǎn)化為電熱而損失掉了。這是輸電線上功率損失的主要原因。
生2：設(shè)輸電電流為I，輸電線的電阻為r，則功率損失為ΔP=I2r.
生3：根據(jù)功率損失的表達(dá)式ΔP=I2r可知，要減少輸電線上的功率損失，有兩種方法：其一是減小輸電線的電阻；其二是減小輸電電流。
師：如何減小輸電線的電阻呢？
生：根據(jù)電阻定律可知r=ρ，要減小輸電線的電阻r，可采用下述方法：
①減小材料的電阻率ρ.銀的電阻率最小，但價(jià)格昂貴，目前選用電阻率較小的銅或鋁作輸電線.
②減小輸電線的長度l不可行，因?yàn)橐ＷC輸電距離.
③增加導(dǎo)線的橫截面積，可適當(dāng)增大橫截面積。太粗不可能，既不經(jīng)濟(jì)又架設(shè)困難。
師：如何減小輸電線中的電流呢？閱讀并回答教材49頁“思考與討論”中的問題。
生：在輸電功率一定的條件下，根據(jù)P=UI可知，要減小輸電線中的電流I，必須提高輸電電壓U，這就是采用高壓輸電的道理。
師：以上兩個(gè)途徑中，哪一個(gè)對(duì)于降低輸電線路的損耗更有效？舉例說明。
生：采用高壓輸電。在輸電電流一定的情況下，線路電阻減為原來的一半，線路中損耗的功率減為原來的。在線路電阻一定的情況下，電壓提高一倍，線路中的電流減為一半，而損耗的功率減為原來的。
師：大型發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓不符合遠(yuǎn)距離輸電的要求，怎么辦？而到達(dá)目的地的電壓也不符合用戶的要求，怎么辦？
生：在發(fā)電機(jī)處用升壓變壓器升高電壓，在用戶處用降壓變壓器降低電壓.
師：投影片展示我國遠(yuǎn)距離高壓輸電情況及遠(yuǎn)距離高壓輸電的原理。如下圖所示。
設(shè)發(fā)電機(jī)的輸出功率為P，則功率損失為ΔP=I22R
用戶得到的功率為P用=P-ΔP.
輸電線路上的電壓損失為：ΔU=I2R，則U3=U2-ΔU.
師：目前，我國常用的遠(yuǎn)距離輸電采用的電壓有哪幾種？
生：有110 kV、220 kV、330 kV，輸電干線采用500 kV的超高壓，西北電網(wǎng)正在建設(shè)750kV的線路。
師：是不是輸電電壓越高越好？為什么？
生：不是。電壓越高，對(duì)輸電線路和變壓器的要求越高，建設(shè)費(fèi)用越高。實(shí)際輸送電能時(shí)，要綜合考慮，如輸送功率的大小、距離的遠(yuǎn)近、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求等，要依照不同情況選擇合適的輸電電壓。
2．電網(wǎng)供電
師：采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)是什么？
生：可以在能源產(chǎn)地使用大容量發(fā)電機(jī)組，降低一次能源的輸送成本，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，電網(wǎng)可以減少斷電的風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需平衡，保障供電質(zhì)量。
3．例題精講
（投影例題）
例 某交流發(fā)電機(jī)輸出功率為5×10.5 W，輸出電壓為U=1.0×10.3 V，假如輸電線的總電阻R=10 Ω，在輸電線上損失的電功率等于輸電功率的5%，用戶使用電壓U=380 V.
（1）畫出輸電線路的示意圖（下圖）。（標(biāo)明各部分的符號(hào)）
（2）所用升壓和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少？（使用的變壓器是理想變壓器）
解析：引導(dǎo)學(xué)生畫出電路。
引導(dǎo)學(xué)生寫出各部分關(guān)系式
U∶U1=n1∶n2I2∶I1=n1∶n2
U2∶U用=n1′∶n2′I3∶I2=n1′∶n2′
U1=U損+U2 P=P損+P用戶 P損=I22·R
解：I1==500 A
P損=5%P=5%×5×105 W=2.5×104 W
P損=I22R
I2==50 A
I3===
所以
（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)
通過本節(jié)學(xué)習(xí)，主要學(xué)習(xí)以下問題：
1．降低輸電損耗的兩個(gè)途徑：減小線路電阻和減小輸電電流。減小輸電電流是最有效的途徑。
遠(yuǎn)距離輸電線路上，P損=I2r=，其中（I=）。采用高壓輸電可以達(dá)到減小輸電電流的目的。
2．電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)
（四）實(shí)例探究
1、高壓輸電的優(yōu)點(diǎn)
【例1】遠(yuǎn)距離輸送交變電流都采用高壓輸電。我國西北電網(wǎng)正在建設(shè)750kV線路。采用高壓輸電的優(yōu)點(diǎn)是 （ ）
A．可節(jié)省輸電線的銅材料
B．可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率
C．可減少輸電線上的能量損耗
D．可加快輸電的速度
解析：遠(yuǎn)距離輸電過程中，由于電流的熱效應(yīng)，輸電線上發(fā)生熱損耗，根據(jù)焦耳定律，損耗功率P損=I2R=（）2R，式中P為輸電功率，U為輸電電壓，R為輸電線電阻，在P、R不變時(shí)，P損∝（）2，所以采用高壓輸電可減少輸電線上的能量損耗，當(dāng)P損、P不變時(shí)，R∝U2，又R=ρ，聯(lián)立得輸電線橫截面積S∝.采用高壓輸電，在損耗功率不變的情況下可使輸電線橫截面積大大減小而節(jié)省輸電線銅材料.選項(xiàng)A、C正確
點(diǎn)評(píng)：在遠(yuǎn)距離輸送電能計(jì)算線路功率損耗時(shí)常用關(guān)系式P損= I線2R線計(jì)算.其原因是I線較易求出：I線=P送/U送，而P送=I送U送或P損=U線2/R線則不常用，其原因是在一般條件下，U線不易求出，且易把U線和U送相混淆而造成錯(cuò)誤。
2、遠(yuǎn)距離輸電的過程
【例2】某小型水電站發(fā)電機(jī)輸出的電功率為100 kW，輸出電壓 250 V，現(xiàn)準(zhǔn)備向遠(yuǎn)處輸電，所用輸電線的總電阻為8 Ω，要求輸電時(shí)在輸電線上損失的電功率不超過輸送電功率的5%，用戶獲得220 V電壓.求應(yīng)選用匝數(shù)比為多大的升壓變壓器和降壓變壓器？（理想變壓器）
解析：畫出高壓輸電線路圖如圖所示
設(shè)升壓變壓器原線圈電流為I1，電壓為U1，有U1=250 V，
I1= A=400 A.
升壓變壓器副線圈電流為I2，當(dāng)輸電線上損失功率為輸送功率的5%時(shí)，有
ΔP=I22r線=5%P
I2= A=25 A
因此升壓變壓器的匝數(shù)比
降壓變壓器副線圈中的電流為I4，用戶得到的功率P′=P-ΔP=95%P
又P′=U4I4
所以I4= A=431.8 A.
而降壓變壓器原線圈電流I3=I2=25 A
所以，降壓變壓器匝數(shù)比.
點(diǎn)評(píng)：解決傳輸電問題時(shí)，應(yīng)注意:①根據(jù)輸電情況畫出傳輸電路圖.②注意傳輸功率P，線路損失功率ΔP和用戶得到功率P′及傳輸電壓、線路損失電壓和用戶得到電壓的區(qū)別和聯(lián)系，根據(jù)需要選用它們不同表示形式。
（五）鞏固練習(xí)
1．交流輸電線路中形成電壓損失的主要原因是 （ ）
A．輸電導(dǎo)線具有電阻 B．輸電導(dǎo)線具有容抗
C．輸電導(dǎo)線具有感抗 D．以上說法均不正確
答案：ABC
2．交流輸電線路中形成功率損失的主要原因 （ ）
A．一定是輸電導(dǎo)線具有電阻 B．一定是輸電導(dǎo)線具有容抗
C．一定是輸電導(dǎo)線具有感抗 D．以上說法均不正確
答案：A
點(diǎn)評(píng)：電能的主要損耗是電熱。
3．在遠(yuǎn)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(shí)間 D．采用高壓輸電
答案：D
點(diǎn)評(píng)：從造成電能損失的原因分析。
4．遠(yuǎn)距離輸送一定功率的交變電流，若輸電電壓提高到原來的n倍，則下列說法中正確的是 （ ）
A．輸電線上的電流變?yōu)樵瓉淼膎倍
B．輸電線上的電壓損失變?yōu)樵瓉淼?/n2
C．輸電線上的電功率損失變?yōu)樵瓉淼?/n
D．若輸電線上的電功率損失不變，輸電線路長度可變?yōu)樵瓉淼膎2倍
解析：P=UI，當(dāng)U變?yōu)閚倍時(shí)，I變?yōu)樵瓉淼模浑妷航担害=R線；
電功率損失：P損=（）2R線 ①
輸電線電阻R=ρ，當(dāng)l變?yōu)閚2倍時(shí)，電阻增大n2倍，由①式知P損不變。
答案：D
點(diǎn)評(píng)：輸送功率不變，電流和電壓成反比。
5．下列關(guān)于減小遠(yuǎn)距離輸電導(dǎo)線上熱損耗的說法中，正確的是 （ ）
A．因?yàn)闊峁β蔖=，所以應(yīng)降低輸送電壓，增大輸電導(dǎo)線電阻，才能減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗
B．因?yàn)闊峁β蔖=IU，所以應(yīng)采用低電壓、小電流輸電，才能減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗
C．因?yàn)闊峁β蔖=I2R，所以可采用減小輸電線電阻或減小輸送電流的方法來減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗
D．以上說法均不正確
解析：不能盲目看公式，要注意其物理意義的表達(dá)，在求熱損耗時(shí)：P損=I線2R線或用P熱=U線I線，也可用P=，但U必須為輸電線兩端的電壓.
答案：C
點(diǎn)評(píng)：弄清P熱=I2R中各量的含義。
6．發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電導(dǎo)線的總電阻為R，通過導(dǎo)線的電流為I，學(xué)校得到的電壓為U2，則輸電導(dǎo)線上損耗的功率可表示為 （ ）
A．B． C．I2RD．I（U1-U2）
答案：BCD
點(diǎn)評(píng)：弄清P熱=I2R中各量的含義。
7．用U1=U和U2=kU兩種電壓來輸送電能，若輸送的功率相同，在輸電線上損失的功率相同，導(dǎo)線的長度和材料也相同，則在兩種情況下導(dǎo)線的橫截面積S1∶S2為 （ ）
A．k∶1B．1∶k C．k2∶1D．1∶k2
解析：輸電電流：I=，能量損失：P損=I2R=I2ρ，所以S=所以：S∝，所以：S1∶S2=（kU）2∶U2=k2∶1.
答案：C
點(diǎn)評(píng)：輸電線的電阻R=ρ。
8．遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，輸送電壓為6000 V，功率為500 kW，這時(shí)，安裝在輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)的電能表一晝夜里讀數(shù)相差4800 kW·h，則輸電效率為多大？輸電導(dǎo)線的電阻為多少？
解析：由能的轉(zhuǎn)化與守恒定律可知：
η=×100%=（1-）×100%=60%
因?yàn)椋篜損=P×40%，P損=·r
所以：r= Ω≈28.8 Ω
點(diǎn)評(píng)：電能表的讀數(shù)差值就是輸電線上電能的損耗。
9．山區(qū)小水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率為100 kW，輸出電壓為250 V，從發(fā)電機(jī)到用戶之間輸電線的總電阻為8Ω，要使輸電線上的功率損失為輸出功率的5%，而用戶得到的電壓恰好為220 V.在發(fā)電機(jī)兩端先用升壓變壓器升壓，到用戶再用降壓變壓器把電壓降低，不考慮線圈的感抗和其他影響，求這兩個(gè)變壓器的匝數(shù)比n1∶n2和n3∶n4各是多少？
解析：升壓變壓器原線圈中的電流為I1== A=400 A，輸電線路的熱損耗功率為P損=5%P=5000 W，則升壓變壓器副線圈中的電流為I2== A=25 A，
故n1∶n2=I2∶I1=1∶16.
升壓變壓器副線圈兩端電壓為U2=U1=×250 V=4000 V，降壓變壓器原線圈兩端電壓應(yīng)為U3=U2-IR=4000 V-25 A×8 Ω=3800 V，故對(duì)降壓變壓器n3∶n4=U3∶U4=3800∶220=190∶11
點(diǎn)評(píng)：畫出一個(gè)輸電線路草圖，搞清輸送功率、線路損耗功率，用戶得到功率的關(guān)系；輸電電壓、損失電壓、用戶得到的電壓等幾個(gè)電壓的關(guān)系是關(guān)鍵。
（六）課余作業(yè)
1．閱讀教材“科學(xué)漫步”和“STS”欄目中的文章。
2．書面完成P48“問題與練習(xí)”第3、4、5、6題；思考并回答第1、2題。
資料袋
求解輸電問題的思路
由于發(fā)電機(jī)本身的輸出電壓不可能提高，所以采用高壓輸電時(shí)，在發(fā)電站內(nèi)需用升壓變壓器升壓后再由輸電線輸出，到用電區(qū)再用降壓變壓器降到所需的電壓，在解答有關(guān)遠(yuǎn)距離輸電問題時(shí)，首先要將整個(gè)電路分成幾段進(jìn)行研究，找出跟各段電路相應(yīng)的物理量；然后利用變壓器工作原理和直流電路的基本定律分段列式，最后聯(lián)立求解，進(jìn)行計(jì)算.另外，還需注意以下幾點(diǎn)：
（1）因?yàn)檩旊娋嚯x不變，所以輸電線長度一定。
（2）發(fā)電機(jī)的輸出功率通常認(rèn)為是恒定的。
（3）輸電導(dǎo)線上的電能損失往往要求不能超過某一規(guī)定值。
（4）記熟兩個(gè)基本公式：
電壓關(guān)系：U升=U降+ΔU=IR線 +U降
能量關(guān)系：P出=P損+P降=I2R線+IU降=IU升

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