人教新課標(biāo)2電能的輸送導(dǎo)學(xué)案 省賽獲獎(jiǎng)

第5課時(shí)：電能的輸送學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解從變電站到用戶(hù)的輸電過(guò)程。知道遠(yuǎn)距離輸電應(yīng)用高壓的道理。會(huì)應(yīng)用功率公式和變壓規(guī)律計(jì)算一般的高壓輸電問(wèn)題，計(jì)算線(xiàn)路損失功率等。復(fù)習(xí)引入：1、理想變壓器原副線(xiàn)圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，電流與匝數(shù)的關(guān)系。2、電功率、發(fā)熱功率的計(jì)算式如何？3、電阻定律。[引入新課]有一直流輸電電路，輸電導(dǎo)線(xiàn)總電阻為Ω，它提供給用電器的電功率是40KW、電壓是800V，試分析此輸電中線(xiàn)路損耗的功率多大？如果提供給用電器的功率不變，而電壓增加為8000V，哪么，線(xiàn)路損耗的功率又是多大？思考：通過(guò)上例的計(jì)算，分析高壓輸電的好處是什么？知識(shí)構(gòu)建1、降低輸電損耗的兩個(gè)途徑降低輸電損耗的一個(gè)途徑是減小輸電線(xiàn)的；另一途徑是減小輸電導(dǎo)線(xiàn)中的。在采用第一個(gè)途徑中，如果輸電的距離一定，可以根據(jù)電阻定律，改變導(dǎo)線(xiàn)的、來(lái)達(dá)到降低輸電損耗的目的。但往往成本太大。問(wèn)題：如圖所示，假定輸電線(xiàn)路中的電流是I，用戶(hù)端的電壓是U，兩條導(dǎo)線(xiàn)的總電阻是r（導(dǎo)線(xiàn)的電阻集中畫(huà)為一個(gè)電阻）思考一：怎樣計(jì)算輸電線(xiàn)損耗的功率？思考二：如果將輸電導(dǎo)線(xiàn)的電阻減小為原來(lái)的一半，線(xiàn)路損耗的功率多大？思考三：如果將輸電的電流減小為原來(lái)的一半，線(xiàn)路損耗的功率多大？思考四：如果用戶(hù)要得到的電功率一定，怎樣才能減小輸電的電流？2．計(jì)算方法（1）如果輸電導(dǎo)線(xiàn)的電阻一定為r，輸送功率一定為P，輸送電壓為U，線(xiàn)路損耗的功率為。（2）如果輸電導(dǎo)線(xiàn)（采用二根線(xiàn)輸送）二根的總長(zhǎng)度為L(zhǎng)，導(dǎo)線(xiàn)的截面積為S，電阻率為ρ，輸送功率一定為P，輸送電壓為U，則線(xiàn)路損耗的功率為。（3）如果輸電導(dǎo)線(xiàn)的電阻一定為r，輸送功率一定為P，線(xiàn)路的損耗功率不得大于P損，則輸送電壓至少為：。3、電網(wǎng)供電電網(wǎng)供電最基本的模型是：從發(fā)電廠(chǎng)→→→再到用戶(hù)。電網(wǎng)供電的典型問(wèn)題：如右圖所示的電路中，發(fā)電機(jī)的端電壓為220V，輸出的電功率為44kW，輸電線(xiàn)電阻為r=Ω，如果發(fā)電站用匝數(shù)比為1∶10的變壓器將電壓升高，經(jīng)過(guò)同樣的輸電線(xiàn)后，再用匝數(shù)比為10∶1的變壓器將電壓降低供給用戶(hù)。問(wèn)題一：線(xiàn)路中降落的電壓是多少？問(wèn)題二：線(xiàn)路上損耗的功率是多少？問(wèn)題三：用戶(hù)得到的電壓是多少？問(wèn)題四：用戶(hù)得到的電功率各是多少？4，討論以下是一段關(guān)于輸電線(xiàn)損失功率的推導(dǎo)。將電能從發(fā)電站送到用戶(hù)，在輸電線(xiàn)上會(huì)損失一部分功率。設(shè)輸電電壓為U，則功率損失為P損=UI，而U=Ir，將二式中的U消去，得到：P損=U2/r，由此可知，要減小功率損失P損，就應(yīng)當(dāng)用低壓送電和增大輸電線(xiàn)的電阻。這段推導(dǎo)錯(cuò)在哪里？四、典型例題1，一小型水力發(fā)電站水壩落差h=5m，流量q=1m3/s，發(fā)電機(jī)組總效率η=50％，機(jī)端輸出電壓350V．為了向離電站較遠(yuǎn)處的用戶(hù)供電，采用先升壓、再降壓的辦法．設(shè)輸電線(xiàn)總電阻R線(xiàn)=4Ω，允許輸電線(xiàn)電熱損失功率為電站輸出功率的5％，用戶(hù)需要電壓220V．試計(jì)算升壓變壓器、降壓變壓器的匝數(shù)比．g=10m/s2．2、一小型發(fā)電機(jī)內(nèi)的矩形線(xiàn)圈在勻速磁場(chǎng)中以恒定的角速度ω繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)圈匝數(shù)n=100，穿過(guò)每匝的磁通量Φ隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，如圖所示，發(fā)電機(jī)內(nèi)阻r=Ω，外電路電阻R=95Ω。已知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=nωΦm