人教版選修11 高壓輸電 第1課時 教案.doc

3.5高壓輸電教學目標 一、知識目標1、知道“便于遠距離輸送”是電能的優(yōu)點之一知道輸電的過程了解遠距離輸電的原理2、理解各個物理量的概念及相互關(guān)系3、充分理解 ； ； 中的物理量的對應(yīng)關(guān)系4、知道什么是輸電導線上的功率和電壓損失和如何減少功率和電壓損失.5、理解為什么遠距離輸電要用高壓.二、能力目標1、培養(yǎng)學生的閱讀和自學能力2、通過例題板演使學生學會規(guī)范解題及解題后的思考3、通過遠距離輸電原理分析，具體計算及實驗驗證的過程，使學生學會分析解決實際問題的兩種基本方法：理論分析、計算和實驗三、情感目標1、通過對我國遠距離輸電掛圖展示，結(jié)合我國行政村村村通電報導及個別違法分子偷盜電線造成嚴重后果的現(xiàn)象的介紹，教育學生愛護公共設(shè)施，做一個合格公民2、教育學生節(jié)約用電，養(yǎng)成勤儉節(jié)約的好習慣教學重點、難點、疑點及解決辦法1、重點：（l）理論分析如何減少輸電過程的電能損失（2）遠距離輸電的原理2、難點：遠距離輸電原理圖的理解3、疑點： ； ； 的對應(yīng)關(guān)系理解4、解決辦法通過自學、教師講解例題分析、實驗演示來逐步突破重點、難點、疑點教學用具：電能輸送過程的掛圖一幅（帶有透明膠），小黑板一塊（寫好題目）教學過程：一、引入新課講述：前面我們學習了電磁感應(yīng)現(xiàn)象和發(fā)電機，通過發(fā)電機我們可以大量地生產(chǎn)電能比如，葛洲壩電站通過發(fā)電機把水的機械能為電能，發(fā)電功率可達271.5萬千瓦，這么多的電能當然要輸?shù)接秒姷牡胤饺?，今天，我們就來學習輸送電能的有關(guān)知識二、進行新課1、輸送電能的過程提問：發(fā)電站發(fā)出的電能是怎樣輸送到遠方的呢？如：葛洲壩電站發(fā)出的電是怎樣輸?shù)轿錆h、上海等地的呢？很多學生憑生活經(jīng)驗能回答：是通過電線輸送的在教師的啟發(fā)下學生可以回答：是通過架設(shè)很高的、很粗的高壓電線輸送的出示：電能輸送掛圖，并結(jié)合學生生活經(jīng)驗作介紹板書：第三節(jié) 電能的輸送輸送電能的過程：發(fā)電站升壓變壓器高壓輸電線 降壓變壓器用電單位）2、遠距離輸電為什么要用高電壓？提問：為什么遠距離輸電要用高電壓呢？學生思考片刻之后，教師說：這個實際問題就是我們今天要討論的重點板書：（高壓輸電的道理）分析討論的思路是：輸電導線（電阻）發(fā)熱損失電能減小損失講解：輸電要用導線，導線當然有電阻，如果導線很短，電阻很小可忽略，而遠距離輸電時，導線很長，電阻大不能忽略列舉課本上的一組數(shù)據(jù)電流通過很長的導線要發(fā)出大量的熱，請學生計算：河南平頂山至湖北武昌的高壓輸電線電阻約400歐，如果能的電流是1安，每秒鐘導線發(fā)熱多少？學生計算之后，教師講述：這些熱都散失到大氣中，白白損失了電能所以，輸電時，必須減小導線發(fā)熱損失3、提問：如何減小導線發(fā)熱呢？分析：由焦耳定律 ，減小發(fā)熱 ,有以下三種方法：一是減小輸電時間，二是減小輸電線電阻 ，三是減小輸電電流 4、提問：哪種方法更有效？第一種方法等于停電，沒有實用價值第二種方法從材料、長度、粗細三方面來說都有實際困難適用的超導材料還沒有研究出來排除了前面兩種方法，就只能考慮第三種方法了從焦耳定律公式可以看出第三種辦法是很有效的：電流減小一半，損失的電能就降為原來的四分之一通過后面的學習，我們將會看到這種辦法了也是很有效的板書結(jié)論：（a：要減小電能的損失，必須減小輸電電流）講解：另一方面，輸電就是要輸送電能，輸送的功率必須足夠大，才有實際意義板書：（b：輸電功率必須足夠大）5、提問：怎樣才能滿足上述兩個要求呢？分析：根據(jù)公式 ，要使輸電電流 減小，而輸送功率 不變（足夠大），就必須提高輸電電壓 板書：（高壓輸電可以保證在輸送功率不變，減小輸電電流來減小輸送電的電能損失）變壓器能把交流電的電壓升高（或降低）講解：在發(fā)電站都要安裝用來升壓的變壓器，實現(xiàn)高壓輸電但是我們用戶使用的是低壓電，所以在用戶附近又要安裝降壓的變壓器討論：高壓電輸?shù)接秒妳^(qū)附近時，為什么要把電壓降下來？（一是為了安全，二是用電器只能用低電壓）板書：（3.變壓器能把交流電的電壓升高或降低）三、引導學生看課本，了解我國輸電電壓，知道輸送電能的優(yōu)越性四、典例分析：某發(fā)電站通過燃燒煤來發(fā)電發(fā)電站通過升壓變壓器、輸電線和降壓變壓器把電能輸送給生產(chǎn)和照明用戶，發(fā)電機輸出功率是120 kw，輸出電壓是240 v，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為125，輸電線的總電阻為10 ，用戶需要的電壓為220 v則：(1)輸電線上損耗的電功率為多少？(2)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為多少？答案(1)4 000 w(2)解析(1)根據(jù)理想變壓器的變壓規(guī)律得輸電電壓u2u1240 v6 000 v輸電電流i2 a20 a輸電線上損失的功率p損ir20210 w4 000 w.(2)輸電線上損失的電壓u損i2r2010 v200 v降壓變壓器原線圈兩端的電壓u3u2u損6 000 v200 v5 800 v根據(jù)理想變壓器的變壓規(guī)律得：.五、課堂練習：1一臺發(fā)電機最大輸出功率為4000kw，電壓為4000v，經(jīng)變壓器t1升壓后向遠方輸電，輸電線路總電阻r線1k，到目的地經(jīng)變壓器t2降壓，負載為多個正常發(fā)光的燈泡(220v,60w)若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機輸出功率的10%，變壓器t1和t2的損耗可忽略，發(fā)電機處于滿負荷工作狀態(tài)，則()at1原、副線圈電流分別為103a和20abt2原、副線圈電壓分別為1.8105v和220vct1和t2的變壓比分別為150和401d有6104盞燈泡(220v,60w)正常發(fā)光答案abd解析根據(jù)題意畫出輸電線路示意圖如圖所示對升壓變壓器有p1u1i1，可知i1103a，由輸電線上消耗的功率pir線400kw，可知輸電線上電流為i220a，a項正確；t1的變壓比為i2i1150；根據(jù)pu2i2得u22105v，輸電線上電壓ui2r線20000v，則副線圈輸入電壓為u3u2u線1.8105v，又燈泡正常發(fā)光，可知副線圈電壓u4220v，b項正確；t2的變壓比為n3n4u3u41.8105220，c項錯誤；降壓變壓器的輸入功率等于輸出功率p3p4u3i260wn，解得n6104，d項正確.2.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1n2101，輸出端電阻r50 ，把原線圈接入“220 v，50 hz”的正弦交流電時(電表為理想電表)()圖9a.當x為電流表時，若電阻r增大，則原線圈中的電流將增大b.當x為電流表時，電壓表v的示數(shù)為22 vc.當x為電流表時，電流表的示數(shù)為d.當x為二極管時，電壓表v的示數(shù)為11 v答案b解析當x為電流表時，若電阻r增大，副線圈中的電流變小，原線圈中的電流也變小，a項錯誤；當x為電流表時，根據(jù)公式，解得u222 v，電壓表測量的電壓為有效值，所以電壓表v的示數(shù)為22 v，b項正確；當x為電流表時，電流表的示數(shù)為i2 a a，c項錯誤；當x為二極管時，在一個周期內(nèi)只有半個周期的時間有電流通過，此時由t，解得u11 v，d項錯誤.3.(多選)如圖10所示，一理想變壓器原線圈與頻率為50 hz的正弦交流電源相連，兩個阻值均為20 的電阻串聯(lián)后接在副線圈的兩端，圖中的電流表、電壓表均為理想交流電表，原、副線圈匝數(shù)分別為200匝和100匝，電壓表的示數(shù)為5 v.則()圖10a.電流表的示數(shù)為0.5 ab.流過電阻的交變電流的頻率為100 hzc.交流電源的輸出電壓的最大值為20 vd.交流電源的輸出功率為2.5 w答案cd解析根據(jù)歐姆定律可得副線圈中的電流i20.25 a，根據(jù)理想變壓器原、副線圈中的電流與匝數(shù)的關(guān)系，可解得i10.125 a，a錯誤；理想變壓器原、副線圈中的交變電流的頻率相同，都為50 hz，b錯誤；副線圈輸出電壓的有效值為10 v，根據(jù)正弦交變電流的最大值和有效值的關(guān)系可得其最大值應(yīng)為u2m10 v，原、副線圈電壓比為，可得交流電源輸出電壓的最大值為u1m20 v，c正確；對于理想變壓器，交流電源的輸出功率等于變壓器副線圈負載消耗的功率，p2 w2.5 w，故d正確.4黑光燈是利用物理方法來滅蛾殺蟲的一種環(huán)保型設(shè)備，它發(fā)出的紫色光能夠引誘害蟲飛近黑光燈，然后被黑光燈周圍的交流高壓電網(wǎng)“擊斃”如圖11是高壓電網(wǎng)的工作電路，高壓電網(wǎng)是利用變壓器將有效值為220 v 的交流電壓變成高壓，高壓電網(wǎng)相鄰兩極間距離為0.5 cm，已知空氣在常溫常壓下的擊穿電場為6 220 v/cm，為防止空氣被擊穿而造成短路，變壓器的次、初級線圈匝數(shù)比不得超過()圖11a1100 b150 c125 d110答案d解析電網(wǎng)兩極間電場可看作勻強電場umemd，由題意，空氣被擊穿時em6 220 v/cm，由理想變壓器電壓關(guān)系：，由峰值與有效值關(guān)系u1mu1，由以上各式：得，所以次、初級線圈匝數(shù)比不得超過101，選項d正確5.如圖12所示，理想變壓器原線圈輸入電壓uumsint，副線圈電路中r0為定值電阻，r是滑動變阻器.和是理想交流電壓表，示數(shù)分別用u1和u2表示；和是理想交流電流表，示數(shù)分別用i1和i2表示.下列說法正確的是()圖12a.i1和i2表示電流的瞬時值b.u1和u2表示電壓的最大值c.滑片p向下滑動過程中，u2不變、i1變大d.滑片p向下滑動過程中，u2變小、i1變小答案c解析交流電表測量的是交變電流的有效值，故a、b錯誤；由于理想變壓器的輸出電壓u2u1與負載無關(guān)，即滑片p下滑時u2不變，故d錯誤；由i1u1知r減小時i1變大，故c正確.6.(多選)如圖14所示電路中的變壓器為理想變壓器，s為單刀雙擲開關(guān).p是滑動變阻器r的滑動觸頭，u1為加在原線圈兩端的交流電壓，i1、i2分別為原線圈和副線圈中的電流.下列說法正確的是()圖14a.保持p的位置及u1不變，s由b切換到a，則r上消耗的功率減小b.保持p的位置及u1不變，s由a切換到b，則i2減小c.保持p的位置及u1不變，s由b切換到a，則i1增大d.保持u1不變，s接在b端，將p向上滑動，則i1減小答案bc解析保持p的位置及u1不變，s由b切換到a，則副線圈匝數(shù)增加，輸出電壓增大，輸出功率增大，則輸入功率隨之增大，故a錯，c對；s由a切換到b，副線圈匝數(shù)減小，輸出電壓減小，則輸出電流減小，b對；只是將p上滑，r減小，i2增大，由i1可知i1增大，則d錯.7.