电能的远距离传输.doc

电能的远距离传输教学设计
沿河县民族中学物理组冯健

三维教学目标
1、知识与技能
（1）了解变电站到用户的输电过程；
（2）知道降低输电损耗的两个途径；
（3）理解为什么远距离输电要用高压，弄清输电线上的电功率损失和电压损失中各因素的制约关系，充分理解公式，，P=UI中的物理量的对应关系；
（4）了解高压交流和高压直流输电的优缺点及两种系统的区别和联系。
2、过程与方法
(1)、通过思考、讨论、阅读，培养学生阅读、分析、综合应用能力。
（2）、通过建立物理模型和确立研究对象，使学生学会分析解决实际问题的基本方法：理论分析，计算与实验。
3、情感、态度与价值观
（1）培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度；
（2）介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情；
（3）结合生活实践，介绍个别违法犯罪分子偷盗电线造成的危害，教育学生爱护公共设施，做一个合格公民。
教学重点：找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可减少功率与电压损失。
教学难点：理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU。
教学方法：自学讨论法、阅读法、讲解法、强化训练等。
教学手段：多媒体课件
（一）引入新课
人们常把各种形式的能（如水流能、燃料化学能、核能）先转化为电能再进行传输，这是因为电能可以通过电网来传输，那么电能在由电厂传输给用户过程中要考虑什么问题？这节课我们就来学习远距离输电的知识，请同学们认真仔细地阅读教材，思考问题。
（二）进行新课【由学生阅读课文P75、P76页的知识】
提出问题：（用课件将问题投影在屏幕上）
（1）输送电能的基本要求是什么？
（2）远距离大功率输电面临的困难是什么？
（3）输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低输电损耗的两个途径是什么？
（4）如何减小输电线的电阻呢？
（5）如何减小输电线中的电流呢？
学生分组讨论，老师点拨：
问题（1）：输送电能的基本要求是：可靠、保质、经济。可靠，是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电；保质，就是保证电能的质量，即电压和频率稳定；经济是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。
问题（2）：在输电线上有功率损失。
问题（3）：由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原因。
引导学生拿出草稿纸推导功率损失的表达式：设输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失为ΔP=I2r。根据功率损失的表达式ΔP=I2r可知，要减少输电线上的功率损失，有两种方法：其一是减小输电线的电阻；其二是减小输电电流。
问题（4）：根据电阻定律可知，要减小输电线的电阻r，可采用下述方法：
①减小材料的电阻率ρ。银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线。
②减小输电线的长度L不可行，因为要保证输电距离。
③增加导线的横截面积，可适当增大横截面积。太粗不可能，既不经济又架设困难。
问题（5）：在输电功率一定的条件下，根据P=UI可知，要减小输电线中的电流I，必须提高输电电压U，这就是采用高压输电的道理。
思考与讨论：
以上两个途径中，哪一个对于降低输电线路的损耗更有效？【学生讨论，再抽学生回答】
老师归纳：采用高压输电。在输电电流一定的情况下，线路电阻减为原来的一半，线路中损耗的功率减为原来的一半，在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，线路中的电流减为一半，而损耗的功率减为原来的四分之一。
提出问题：【用课件投影在屏幕上，让学生联系生活讨论交流】
大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求，怎么办？而到达目的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？
展示我国远距离高压输电情况及远距离高压输电的原理，如下图所示。

【老师引导，板书于黑板】：设发电机的输出功率为P，则功率损失为：ΔP=I2R，用户得到的功率为：P用=P送-ΔP，输电线路上的电压损失为：ΔU=IR，则U用=U送-ΔU。
【介绍目前我国常用的远距离输电采用的电压】
有110kV、220kV、330kV，输电干线采用500kV的超高压，西北电网正在建设750kV的线路。
【拓展一步】
1、是不是输电电压越高越好？为什么？
不是，电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。
2、采用电网供电的优点是什么？
可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能源的输送成本，获得最大的经济效益。同时，电网可以减少断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。
高压直流输电:【老师讲述】
1、让学生阅读P79页知识，介绍高压直流输电系统原理图；
2、介绍高压直流输电的优点；
3、介绍我国高压直流输电取得的成就。