17-5远距离输电教案.docVIP

课题17-5 远距离输电时间目标知识理解远距离输电的原理，综合运用所学过的知识解决能量损失问题。能力培养学生应用物理知识解决实际问题的能力德育认识客观事物是复杂的。影响事物发展变化的因素是多方面的。要学会在解决一个实际问题时，综合考略各方面的因素，分清主次，找到恰当的方案，片面强调某一方面都是不恰当的。学法指导重点高压输电原理难点远距离输电的过程分析解决办法教具课件复习一输电电路输入电压为U，输送功率为P，输电导线的总电阻为R，那么，导线消耗的电功率如何计算？（P’=(P/U)2/R引言提出问题：为什么要进行远距离输电？回答：为了合理利用天然资源，水电站要建在河流上，火电站有时建在煤矿附近。但用电的地方很多，分布很广，有的地方离发电站很远，因此需要把电能输送到远方。用输电导线把电源和用电设备连起来，就可以输送电能了。反问：输送电能的基本要求是什么？回答：可靠—保证供电线路正常工作，少有故障和停电。 保质—保证电能的质量，即电压和频率稳定。因各种用电器是按一定的工作电压设计制造的，供电电压过低或过高都不能正常工作，甚至损坏。使用交流的用电器还要考率交流的频率 经济：输电线路的建造和运行费用低，电能损耗少，电价低。设问：怎样才能满足上面的基本要求呢？本节重点研究在电能的输送过程中如何减少电能损失并确保用电设备正常工作。内容一、怎样减少输电导线上的功率损失？说明：任何输电线都有电阻。根据电流的热效应，输电过程中，电流流过输电导线，必然有一部分电能转化为热而损失掉。 分析：设：输电电流为I，输电线的电阻为R 则：功率损失为 ΔP=I2R……………………（1）说明：我们要尽量减小它，一般要求这种损失不超过输送功率的10%。设问：怎样较少输电中的功率损失呢？分析：根据公式（1）有两种方法减少送电中的电能损失 ①减小输电线的电阻：由R=ρL/S…………(2)，在L一定时， ρ小 ：铜（1.7×10-8Ωm或铝（2.9×10-8Ωm）S大：浪费材料，重量大，架设困难。面积达到惊人的程度也不能把功率降低到要求的范围内。不可取。例1：把P=200Kw电功率输送到L=10km远的地方，要求ΔP/P=10%,用U=110V电压输电，如果用铝导线，导线的横截面积为多大？(注意距离)解：I=P/U=1818A，ΔP=10%P=20000W，R=ΔP/I2=0.00605 S=ρ2L/R=2.9×10-8×10000/0.00605=960×10-4m2=96000mm2②减小输电导线中的电流：在输送功率P和输电导线电阻R一定情况下输电线中电流为I=P/U…………(3)，I小U大，此法要提高输电电压。此时输电导线中损失的功率为 ΔP =(P/U)2/R……(4)例2：上例中，把输电电压提高100倍，即U′=11Kv，其它条件不变，则导线的横截面积为多大？解：I′=(1/100)I，R′=(100)2R，S′=(1/100)2S=9.6mm2练习：输电线总电阻R=1.0Ω,输送电功率P=100lkW，求用下列两种电压输电时，输电导线的功率损失：用低压U=400v送电，P损=I2R=(P/U)2R=62.5kW用高压U=1000v送电，P损=I2R=(P/U)2R=0.1kW结论：在输送功率一定时，导线发热损失功率与输送电压平方成反比。二、输电线路上的电压损失说明：(1)输电导线有电阻，也有感抗和容抗（解释感抗和容抗存在的原因）（感抗、容抗统称电抗）。则电流流过导线时，线路上有电势降，致使输电线路的末端得到的电压U’比起始端电压U低（如图），（电阻造成的电压降ΔU=IR） 这个差值叫输电线路的电压损失ΔU=U-U’ (2)当输电线路电压（？）较高、导线截面积较大时，电抗造成的电压损失比电阻造成的要大。 （3）线路电压损失太大，用电设备的道德电压则会太低，达不到额定电压，不能正常工作，不能保质。通常，要求线路电压损失不超过正常输电电压的10%--15%。分析：减小输电线路电压损失方法有两种：增大导线截面积，减小电阻。此法只在低压照明电路上有效，对减小电抗不起多大作用。效果不佳。减小输电电流，即在输送功率不变前提下，提高输电电压。结论：无论从减小输电中功率损失，还是从减小电压损失方面看，都要求提高输电电压，减小输电电流。三、对高压输电的要求：不能无限制提高电压，电压越高，对输电线路绝缘的要求越高；线路修建费用越高；变压器的电压也越高，制造变压器是在绝缘、结构等方面的要求也越高。四、怎样合理的输电？要综合考虑各种因素，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济的要求等。依照不同的情况，选择适合的电压。如果输送功率较大，输电距离较远，要采用高压输电。如，输送功率为几千千瓦，距离为几