《电能的生产与利用》 导学案

《电能的生产与利用》导学案
一、学习目标
1、了解电能生产的主要方式及其原理。

2、理解不同电能生产方式的优缺点。

3、掌握电能传输和分配的基本原理和方法。

4、认识电能利用的主要领域和常见设备。

5、了解电能利用中的节能措施和环保意义。

二、知识回顾
在学习电能的生产与利用之前，我们先来回顾一下与电相关的一些
基础知识。

1、电荷与电场
电荷分为正电荷和负电荷，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

电荷周围存在电场，电场对处于其中的电荷有力的作用。

2、电流与电路
电荷的定向移动形成电流，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向。

电路由电源、导线、开关和用电器等组成。

3、电阻与欧姆定律
导体对电流的阻碍作用称为电阻，电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关。

欧姆定律指出，通过导体的电流与导体两端的
电压成正比，与导体的电阻成反比。

三、电能的生产
1、火力发电
火力发电是利用可燃物在燃烧时产生的热能，通过发电动力装置转
换成电能的一种发电方式。

常见的可燃物包括煤、石油、天然气等。

原理：燃料在锅炉中燃烧，将水加热成高温高压蒸汽，蒸汽推动汽
轮机旋转，带动发电机发电。

优点：技术成熟，成本相对较低，建设周期短。

缺点：能源消耗大，对环境污染严重。

2、水力发电
水力发电是利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，将
其中所含势能转换成水轮机的动能，再以水轮机为原动力，推动发电
机产生电能。

原理：水从高处流下，带动水轮机旋转，水轮机带动发电机发电。

优点：清洁环保，可再生，发电成本低。

缺点：受地理条件限制，建设投资大，建设周期长。

3、核能发电
核能发电是利用核反应堆中核燃料进行链式裂变反应所产生的热能，将水加热成蒸汽，驱动汽轮机，带动发电机发电。

原理：核燃料在反应堆中发生链式裂变反应，释放出大量的热能，
通过热交换器将热能传递给二回路的水，产生蒸汽，推动汽轮机和发
电机发电。

优点：能量密度高，燃料消耗少，发电稳定。

缺点：核废料处理困难，存在安全隐患。

4、风力发电
风力发电是把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能。

原理：风吹动风力机的叶片旋转，带动发电机发电。

优点：清洁可再生，建设周期短，占地面积小。

缺点：发电不稳定，受风力资源影响大。

5、太阳能发电
太阳能发电分为太阳能光伏发电和太阳能光热发电。

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电
能的一种技术。

光热发电是通过大量反射镜以聚焦的方式将太阳能直射光聚集起来，加热工质，产生高温高压的蒸汽，驱动汽轮机发电。

优点：清洁环保，取之不尽，用之不竭。

缺点：成本高，能量转换效率低。

四、电能的传输
1、输电线路
电能的传输需要通过输电线路来实现，输电线路包括架空线路和电
缆线路。

架空线路一般由导线、绝缘子、杆塔等组成；电缆线路则由
导体、绝缘层、护套等组成。

2、输电电压
为了减少电能在传输过程中的损耗，需要提高输电电压。

我国常用
的输电电压等级有 10kV、35kV、110kV、220kV、500kV 等。

3、变压器
变压器是用于改变交流电压的设备，在电能传输中起着重要的作用。

它可以将发电厂发出的低电压升高，以便远距离传输；在用户端，又
可以将高电压降低，以供用户使用。

五、电能的分配
1、配电网
配电网是将电能从输电线路分配到用户的网络，包括高压配电网、
中压配电网和低压配电网。

2、配电箱
配电箱用于接收和分配电能，内部通常装有断路器、接触器、熔断
器等电器设备。

六、电能的利用
1、家庭用电
家庭用电设备包括电灯、电视、冰箱、空调等。

在使用这些电器时，要注意安全用电，避免过载和短路。

2、工业用电
工业生产中大量使用电能，如电动机、电炉、电焊机等。

工业用电
的电压和功率通常较大，需要合理规划和管理。

3、交通运输
电能在交通运输领域的应用越来越广泛，如电动汽车、电动火车等。

4、农业用电
农业生产中也离不开电能，如灌溉、农产品加工等。

七、电能利用中的节能措施
1、选用节能电器
购买具有节能标识的电器，如节能灯泡、节能冰箱等。

2、合理安排用电时间
避开用电高峰，减少高峰时段的用电量。

3、提高用电设备的效率
定期对用电设备进行维护和保养，确保其正常运行，提高效率。

4、加强能源管理
建立健全能源管理制度，对电能的使用进行监测和分析，采取有效的节能措施。

八、电能利用中的环保意义
1、减少污染物排放
相比于传统的能源利用方式，电能的利用可以减少二氧化硫、氮氧化物、粉尘等污染物的排放，改善环境质量。

2、降低温室气体排放
电能的生产和利用过程中，如果采用清洁能源，如太阳能、风能、水能等，可以大大降低温室气体的排放，减缓全球气候变化。

3、促进可持续发展
合理利用电能，提高能源利用效率，有助于节约资源，保护生态环境，实现经济社会的可持续发展。

九、课堂练习
1、简述火力发电的原理和优缺点。

2、比较水力发电和风力发电的异同点。

3、计算一台功率为 2000W 的空调，每天工作 8 小时，一个月（30 天）的用电量。

4、某工厂需要将 10kV 的电压升高到 220kV 进行远距离传输，若变压器原线圈匝数为 500 匝，求副线圈匝数。

十、课后作业
1、调查所在地区的电能生产方式和电能利用情况，写一篇调查报告。

2、设计一个家庭节能用电方案，并计算节能效果。

3、了解一种新型电能利用技术，写一篇介绍文章。