電能的輸送

【教學目標】

1．知道為什么要遠距離輸電、“便于遠距離輸送”是電能的優(yōu)點之一，掌握高壓輸電的

過程。

2．掌握降低輸電損耗的兩個途徑。

3．了解電網(wǎng)供電的優(yōu)點和意義。

【教學重難點】

1．輸電線上電壓損失與功率損失產(chǎn)生的原因及如何減少兩種損耗。

2．高壓輸電電路圖畫法及電路圖中三個回路的電壓、電流、功率的關系。

【課時安排】

一課時

【教學方法】

講授法、演示實驗法、分組討論法、PPT展示。

【教學過程】

一、復習第三節(jié)課重要知識點（采用提問全班學生的形式來復習，同時在PPT上展示復習的

知識點）

1．變壓器的工作原理：利用電磁感應把原線圈的電能傳輸給副線圈，副線圈把電能傳遞

給負載。

2．理想變壓器的基本規(guī)律：

Un

電壓關系：11

U2n2

In

電流關系：12

I2n1

功率關系：P1P2

3．變壓器的結構示意圖和電路中的畫法。

二、為什么要遠距離輸電？

通過PPT展示核心城市“北京”、“上海”、“廣州”、“香港”四幅美麗的夜景圖。

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（一）師生互動環(huán)節(jié)

師：“如此美麗的夜景，如果沒有電，還能看到這些美景嗎？”

生：“不能”

師：“電從哪里來？”

生：“發(fā)電廠”

師：“怎么樣把電能送過來？”

生：“用兩根導線連接發(fā)電廠和用戶即可把電能輸送過來”

師：“很好，我們國家著名的發(fā)電廠有哪些？”

生：“…………”

（二）教師通過PPT講授

用PPT展示“秦山核電站”、“內蒙古準格爾熱電廠”、“三峽水電站”、“達板城風

力發(fā)電站”，用PPT把發(fā)電廠和核心城市的位置標在國家地圖上，學生會發(fā)現(xiàn)兩個位置相距

甚遠，故需要遠距離輸電。

三、輸送電能有哪些基本要求？（采用邊提問學生邊解釋、總結的方式來完成）

可靠：是指保證供電線路可靠地工作，少有故障和停電。

保質：就是保證電能的質量，即電壓和頻率穩(wěn)定。

經(jīng)濟：是指輸電線路建造和運行的費用低，電能損耗小。

四、降低輸電損耗的兩個途徑。

畫出沒有經(jīng)過升壓之前的電能輸送圖，引導學生得出以下信息：由于輸電導線長，電阻大，

當電流通過輸電線時，產(chǎn)生熱量Q，這些熱量不能被人們使用，白白浪費掉，損失一部分電能；

同時輸電線上有電壓降，故又損失一部分電壓。（強調導線電阻、用戶端和發(fā)電廠形成一個回

路，三者串聯(lián)，電流處處相等，導線和用戶各分得一部分電壓。）

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QIRtp損t損耗功率p損IR

（一）師生互動環(huán)節(jié)

師：請大家看熱量的公式，能否通過減少電能輸送的時間來減少不能被人們使用的熱量的

損耗呢？比方說一天24小時，只通電10分鐘。

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生：笑著說不可能。

師：這樣看來只能減少那個物理量？

生：損耗功率。

師：請問減少功率損耗有幾種方法呢？

生：減小電流I和減小導線電阻R。

師：下面我們分別來研究減小電流I和減小導線電阻R對電能損耗的影響。

（二）學生分組討論

組織學生分組討論3分鐘，減小電阻的方法有哪些，教師下去巡堂，然后提問。

L

R

師：根據(jù)S減小輸電導線電阻的方法有哪些？

生：減小輸電導線的長度、橫截面積和金屬電阻率。

師：減小輸電導線的長度不可行，因為用戶和發(fā)電廠之間的距離已經(jīng)確定，導線長度無法

改變?，F(xiàn)在老師給出幾種金屬的電阻率，請大家看看用哪些材料做輸電導線比較好。(教師通

過PPT向學生展示幾種金屬的電阻率)

幾種金屬導體在20℃時的電阻率：

銀1.65×10-8Ω·m

銅1.75×10-8Ω·m

金2.40×10-8Ω·m

鋁2.83×10-8Ω·m

生：………………

師：金和銀比較貴重，不適合做輸電導線；銅的密度比較大，同等情況下，質量較大，架

設比較困難，而銅的價格較鋁要貴，所以輸電導線一般用鋁。距離L無法改變，輸電導線一般

選用鋁作為材料，所以我們現(xiàn)在能做的是減小輸電導線的橫截面積，導線的電阻要多粗才好

呢？

接下來教師通過一個例題，問同學們按照題目的要求，導線到底要多粗才行？

例.某電站輸送功率P=200KW，輸入電壓U=110V，該電站到用戶的距離d=10km，在輸

電過程中若只允許有10%的能量損耗，試求：至少要用多大橫截面積的鋁線？(ρ=2.9×10-8

Ω·m)

由于時間的問題，可以不讓學生自己去計算，只告訴他們結果r=18cm；教師拿一把米尺

跟學生比劃出導線的粗細程度，學生會對直徑是36cm的導線非常吃驚的！

師：看來不能無限度地增加導線的橫截面積，因為導線變粗面臨兩個問題，一方面造價貴，

另一方面架設困難。請問還有什么辦法可以減少電能的損失？

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生：減小輸電導線的電流I。

師：回答正確，請大家閱讀課本62頁的“思考與討論”，并完成思考題。

給學生5分鐘時間，把思考題做完，然后單獨提問學生。

師：1．怎樣計算輸電線路損失的功率？

2

學生回答：P損IR

師：2．在輸電電流一定的情況下，如果線路的電阻減為原來的一半，線路上損失的功率

減為原來的多少？在線路電阻一定的情況下，如果輸電電流減為原來的一半，線路上損失的功

率減為原來的多少？

生：分別是二分之一和四分之一。

師：3．哪個途徑對于降低輸電線路的損耗更為有效？

生：減小輸電線中的電流I

師：4．怎樣計算用戶消耗的功率P？

生：P用P輸-P損

師：在保證用戶的電功率的前提下，怎樣才能減小輸電電流？

生：升高輸送電壓，減小輸送電流。

師：很好，我們通過理論推導得出了要減小電能的損耗，要通過提高輸送電壓以減小輸送

電流的方法來實現(xiàn)。實際情況是這樣的嗎？我們來給大家做一個模擬遠距離輸電的實驗。我們

用學生電源模擬發(fā)電廠，輸出電壓為3V，三個相同的小燈泡模擬用電器，額定電壓均為3V；

第一個小燈泡不經(jīng)過長導線連接，直接接在3V的學生電源上；第二個小燈泡經(jīng)過長導線后再

連接到學生電源上；第三組對比實驗是把學生電源輸出來的電壓經(jīng)過升壓變壓器升高10倍再

輸送，到達小燈泡前又通過降壓變壓器降至原來的十分之一，然后再接小燈泡。（自制【實驗

器材】如下圖）

這個實驗的現(xiàn)象非常明顯，沒有經(jīng)過長導線輸送就獲得電能的小燈泡最亮，經(jīng)過升壓再降

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壓后獲得電能的小燈泡次亮，沒有經(jīng)過升壓和降壓處理而獲得電能的小燈泡亮度最弱。在做實

驗這個環(huán)節(jié)請學生參與。

五、遠距離輸電原理

1．交流高壓輸電的基本環(huán)節(jié)：發(fā)電站——升壓變壓器——高壓輸電——降壓變壓器——

用戶

（通過PPT展示上方關鍵環(huán)節(jié)的圖片）

2．遠距離輸電過程示意圖（通過PPT展示課本63頁的輸電過程示意圖）

師：我們在解決遠距離輸電這類問題時，簡化成以下圖來處理。

在講這個遠距離輸電原理圖的時候，要帶著學生去尋找功率的關系、電壓的關系、電流的

關系，這是本節(jié)課的第二個重點。強調遠距離輸電可以分成三個回路來研究。

六、電網(wǎng)供電優(yōu)點（全班齊讀并記憶）

1．在一次能源產(chǎn)地使用大容量的發(fā)電機組，降低一次能源的運輸成本，獲得最大的經(jīng)濟

效益。

2．電網(wǎng)可以減小斷電的風險，調劑不同地區(qū)電力供需的平衡，保障供電質量。

3．使電力的供應更加可靠，質量更高。

七、課堂練習（單獨提問學生解題）

1．遠距離輸電都采用高壓輸電。我國西北電網(wǎng)正在建設750kV線路。采用高壓輸電的優(yōu)

點（C）

A．可節(jié)省輸電線的銅材料

B．可根據(jù)需要調節(jié)交流電的頻率

C．可減少輸電線上的能量損耗

D．可加快輸電的速度

2．在遠距離輸電過程中，為減少輸電線路上的電能損失，可采用的最佳方法是（D）

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A．使輸電線粗一些。

B．減短輸電線長度。

C．減少通電時間。

D．采用高壓輸電。

3．一小型發(fā)電站通過升壓，降壓變壓器把電能輸給用戶。已知發(fā)電機的輸出功率是500kW，

端電壓為500V，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:5，兩變壓器間輸電線的總電阻為1.5Ω，

降壓變壓器的輸出電壓為220V，不計變壓器的損耗。求：

（1）升壓變壓器的副線圈兩端電壓；2500V

（2）輸電導線上的功率損失；60kW

（3）降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比；10：1

（4）用戶得到的功率。440kW

4．遠距離輸送一定功率的交變電流，若輸電電壓提高到原來的n倍，則下列說法中正確

的是（D）

A．輸電線上的電流變?yōu)樵瓉淼膎倍

B．輸電線上的電壓損失變?yōu)樵瓉淼?/n2

C．輸電線上的電功率損失變?yōu)樵瓉淼?/n

D．若輸電線上的電功率損失不變，輸電線路長度可變?yōu)樵瓉淼膎2倍

5．下列關于減小遠距離輸電導線上熱損耗的說法中，正確的是（C）

A．因為熱功率PI2R，所以應降低輸送電壓，增大輸電導線電阻，才能減小輸電導線

上的熱損耗。

B．因為熱功率P=IU，所以應采用低電壓、小電流輸電，才能減小輸電導線上的熱損耗。

C．因為熱功率P=I2R，故可采用減小輸電線電阻或減小輸送電流的方法來減小輸電導線

上的熱損耗。

D．以上說法均不正確。

6．發(fā)電廠發(fā)電機的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至學校的輸電導線的總電阻為R，通過導線的

電流為I，學校得到的電壓為U2，則輸電導線上損耗的功率可表示為（BCD）

八、小結（采用集體提問方式復習當堂所學內容）

1．輸送電能有哪些基本要求？可靠、保質、經(jīng)濟。

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2．降低輸電損耗的兩個途徑是什么？減小輸電導線電阻和提升輸送電壓。

3．降低輸電損耗的最有效的途徑是什么？提升輸送電壓。

【教學反思】

這一節(jié)課第一個重點應該放在減小輸送電壓和輸送電能的損耗