鲁科版高中物理选修3-2第四章第三节电能的远距离传输

电能的远距离传输
【教学目标】
一、知识与技能
1、知道电能输送过程中有功率损失和电压损失，
2、通过探究理解降低这两种损失的方法。

3、通过探究理解远距离高压输电电路的构造，
4、理解并会计算输电系统的输电电压、输电电流、功率损耗、电压损耗。

5、了解电网供电的优点和输电的新技术。

二、过程与方法
1、通过阅读、思考与讨论，提高学生分析解决实际问题的能力。

2、通过理论探究、学生实验验证、演示实验验证相结合，引导学生积极主动探究，发现问题，解决问题，培养学生的科学研究方法。

三、情感态度与价值观
1、通过实验探究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。

2、体会物理知识在生产、生活中的巨大作用，激发学生学好知识投身祖国建设的热情。

【教学重点难点】
学习重点：
通过探究理解远距离高压输电电路的构造，输电线上电能损失的计算。

学习难点：
理解并会计算高压输电的输电电压、输电电流、功率损耗、电压损耗。

【教学流程】
【教学过程】
一、探究一：输电线的电阻对远距离输电的影响
现实生活中，发电站往往距离电力用
户很远，这样就导致了远距离输电的问题。

输电时，由于输电距离很远使得导线上存
在不可忽略的电阻，电阻的电流热效应导
致电能损耗，造成了能源的浪费。

请据下
图填空：
①输电电流: I= P/U；
②电压损耗: △U = IR ； ③功率损耗: △P = I 2R ；
分组实验一：体验输电线的电阻对远距离输电的影响 器材：学生低压交流电源（4V ），滑动电阻器（最大50Ω），小灯泡（额定电压4V ），导线若干
要求：请使用以上器材模拟上图中的远距离输电电路，以滑动电阻器（最大50Ω）作为输电线的电阻，以小灯泡作为用电设备。

电路图：
观察：1）改变滑动电阻器的阻值（相当于加大输电线长度，即增加输电线的电阻），观察小灯泡的亮度变化。

2）注意记住滑动变阻器的有效阻值大
概为多少时小灯泡就不亮了，并和后面的实验二进行对比
现象： 结论： 演示实验一和学生分组实验一实物图
二、探究二：减少远距离输电损耗的方法
1、远距离输电电路的两种损耗：
⑴功率损耗：远距离输送电能，由于输电线上的电流热效应，电能转化为热能。

出现功率损失△P 。

⑵、电压损耗：远距离输送电能，线路中电阻R 上消耗部分电压△U 。

2、减少远距离输电损耗的方法
(1)减小输电线上的电阻：可用横截面积更大的导线和ρ较小的材料.但横截面积不能无限增大.
①减小输电线长度l ：有限
②减小电阻率ρ：用电阻率较小的铜或铝作导线材料．
③增大导线的横截面积S ，多耗材料，增加成本，架设困难．
(2) 减小输电电流，即提高输电电压：依据.)(
22S
l
U P r I P ρ⋅==∆在输送功率P 一定，输电线电阻R 一定的条件下，输电电压提高到原来的n 倍，输电线上的功率损耗降为原来
的1/n 2倍．提高输电电压效果更明显。

总之，在远距离输电时必须采用高压输电电压，以减小输电电流，减小功率损耗和电压
损耗。

三、探究三：远距离高压输电电路图
1、远距离高压输电电路实物图：
2、远距离高压输电的电路图：
用
户n124
n3
~U1U3U4
P1P3P4
I I3
4
∆P
∆U
R
U2
P2
I2
请在图中标出以下物理量：n1、n2、n3、n4、U1、U2、U3、U4、I1、I2、I3、I4 、△U、△P、P1、P2、P3、P4、P用
分组实验二：体验高压输电能够明显减少线路损耗
器材：学生低压交流电源（4V），变压器一（n1∶n2= 1∶2），变压器二（n3∶n4= 2∶1），滑动电阻器（最大50Ω），小灯泡（额定电压4V），导线若干
要求：请使用以上器材
模拟上图中的远距离输电电
路，以滑动电阻器（最大
50Ω）作为输电线的电阻，以
小灯泡作为用电设备。

电路图：
观察：1）改变滑动电阻
器的阻值（相当于加大输电
线长度，即增加输电线的电阻），观察小灯泡的亮度变化。

2）注意记住滑动变阻器的有效阻值大概为多少时小灯泡就不亮了，并和实验一进行对比。

结论：与演示实验一对比，
学生分组实验二实物图
演示实验二实物图
四、规律总结：
1）远距离输电电路的两种损耗：
功率损耗：△P = =
电压损耗：△U=
2）功率关系：P输送= ==
3）输电电流：I输送==
五、典例精炼：
在以上演示实验二中，假设学生低压交流电源为发电机，发电电压为6V。

设变压器为理想变压器，两个变压器匝数比分别为n1∶n2=3∶110 ，n3∶n4=110∶3，要输送的电功率为11W，已知输电损耗为1%。

求：
1）输电电压是多大？输电线的输电电流是多大？
2）输电线损耗的功率是多大？输电线的电阻是多大？
3）输电过程中电压损耗是多大？
4）输电线末端电压是多大？
六、课堂小结：
高压输电电路图
七、作业布置：完成本节课本课后题。