人教版选修11《高压输电》教学设计doc.docx

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人教版选修11《高压输电》教学设计doc

“第5节高压输电”的教学设计

编制：

朱祖俊2012/10/21

教学目标：

1．了解为什么要用高压输电．

2．知道减少远距离输送电能损失的主要途径．

3．了解电网供电在能源利用上的作用，认识科学技术对人类生活的深远影响。

教学重点：

了解高压输电的原因和电网供电在能源利用上的作用。

教学难点：

减少远距离输电电能损失的途径。

教学流程：

教学过程：

【演示实验】

观察现象并记录：

输电线长短

小灯泡亮度

短

明亮

长

暗淡

问题：

小灯泡亮度的变化是什么原因导致的？

生：

输电线上有电阻，电阻的热效应导致了电能在输电线上部分损失了，从而使小灯泡获得的电能减少变的暗淡

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，导线上由于电流热效应引起的电能损失，造成了资源的浪费，那么如何减少输电线电能的损失？

学生分组讨论后阐述方法：

两个途径：

①减少输电线的电阻

②减小输送的电流

一、降低导线电阻

阅读材料：

电阻定律——同种材料的导体，其电阻R与它的长度L成正比，与它的横截面积S成反比；导体的电阻还与构成它的材料有关。

写成公式则是：

式中

是比例系数，它与导体的材料有关，是表征材料性质的一个重要的物理量，在长度、横截面积一定的条件下，

越大，导体的电阻越大。

叫做这种材料的电阻率

几种导体材料在20℃时的电阻率

材料

ρ/Ω·m

材料

ρ/Ω·m

银

1.6×10-8

铁

1.0×10-7

铜

1.7×10-8

锰铜合金

4.4×10-7

铝

2.9×10-8

镍铜合金

5.0×10-7

钨

5.3×10-8

镍铬合金

1.0×10-6

思考和讨论：

①实际输电时能减少输电线的长度吗？

②输电线的材料实际选择时，电阻率越低越好吗？

③加粗电线的方法可行吗？

试计算此题：

把功率200KW的电能用铝导线输送到10Km以外的地方，要使功率损失为输送的10%，用110V的电压输电，导线的横截面积应多大？

结论：

减少电能的损失不能依靠降低导线电阻来实现

目前，我们许多高压线是多股绞线拧成的，中心是钢线，它的机械强度大，使输电线不易拉断；钢线的周围是铝线，它不仅导电性能好，而且密度小，使输电线不致于太重，易于架设。

二、降低输电电流

由P=UI知，在输送一定功率的电能时，要减小输送的电流，就必须提高送电的电压。

【演示实验】

观察现象并记录：

提高电压

明亮

课本P64，思考与讨论：

一台发电机，输出的功率为1000KW，所用输电线的电阻是10Ω，档发电机接到输电线的电压分别为5KV、50KV时，分别计算：

（1）导线上的电流

（2）在导线上损失的热功率。

结论：

高压输电可以有效的减少电能的损失

我国远距离输电采用110KV、220KV和330KV的电压，少数线路已经采用550KV的超高压送电。

输电电压是否可以无线提高呢？

不是的。

输电电压过高，会增加绝缘的困难，因而架线的费用增加，输电线路还容易向大气放电，增加电能的损失。

一般大型的发电机组发电电压是10KV左右，输送时，要将电压升到110KV、220KV、330KV或550KV，到了用电区，又要逐级把电压降下来。

阅读：

STS——输电的发展历程

三、电网供电

学生活动：

“网”的作用

“网”的形成原因：

资源的不平衡、不对称；“你有我无，你多我少”

现在的城市使用的电能，大多从电网输送过来。

将多个电厂发的电通过输电线、变电站连接起来，形成全国性或地区性的输电网络，这就是电网。

我国的水、煤资源地域性的差别使得我国必须使用电网来进行平衡。

资料：

焦点访谈——煤从哪里走？

（央视网消息（焦点访谈）：

很多人都知道京藏高速公路。

它之所以出名，不仅因为它是一条交通要道，更主要的，是因为它的堵。

这两年，京藏高速堵车的新闻经常见诸媒体。

在某些路段，甚至多次出现堵车几十、上百公里的情况。

随着经济的发展，车流量增大，堵车的现象并不少见。

但这条高速公路经常发生大规模堵车的背后，还有一个重要的原因。

充沛的能源运不出去

　　位于内蒙古自治区境内的京藏高速呼和浩特至集宁段，因为经常堵车而闻名，经常驾车途经此地的人都曾在这里领教过塞车的滋味儿。

据了解，这条高速公路的最高设计流量为每日4万5百台次，而塞车严重时，实际日最高流量超过8万1千台次，超出设计流量的102%。

在堵车的行列里，绝大多数都是重型卡车，这些车辆从内蒙古自治区的各个煤矿，把煤炭运往全国22个省市。

　　公路交通不堪重负，那么能不能多用铁路运输呢？

记者在呼和浩特铁路局了解到，铁路运力也已饱和。

　　我国的能源资源分布非常不平衡，76%的煤炭资源分布在北部和西北部，但是70%以上的能源需求却集中在东中部，西部的能源需要大量输送到东部。

内蒙古自治区煤炭资源丰富，现已探明煤炭储量7400亿吨，居全国首位。

2011年，全区原煤生产接近10亿吨，其中6亿多吨煤需要长距离外运，这不仅给交通运输造成巨大的压力，也使得煤炭的成本增加，价格大幅上涨。

据自治区发改委介绍，鄂尔多斯地区一吨煤炭的平均坑口价是300多元，运到秦皇岛就涨为每吨700多元，再运往长三角、珠三角地区煤炭价格就涨到每吨1000元以上。

　　“变输煤为输电”一举多得

　　那么能源外运有没有更好的方法呢？

华北电力大学的曾鸣教授向记者介绍，除了原煤直接外运，还有一种方式，就是让煤从空中走，也就是说将煤炭先就地发电，转化为电力之后向外输出，但目前内蒙古自治区就地转化为电力的煤炭所占比例，还不到直接外运煤炭的6%。

　　曾鸣教授认为对于内蒙古自治区来说，输煤输电各占一半的比例比较合理。

同时专家还介绍，向中东部地区输电，社会效益也十分明显，既可以缓解东中部地区的环境压力，也可以促进内蒙古自治区社会协调可持续发展。

　　另外，自治区的煤就地转化为电，还有一个优势就是能够避免资源浪费。

内蒙古自治区西部的煤炭有一个特点，氧化铝含量很高，这样的煤经过燃烧成粉煤灰之后，可以提炼出氢氧化铝和氧化铝等产品。

目前，我国的铝土矿有55%都依靠进口，而内蒙古西部地区已探明富含铝的煤炭资源500多亿吨，潜在氧化铝资源约150亿吨，相当于我国探明铝土矿资源的5倍，如果能把这里的煤炭集中起来就地发电，剩下的粉煤灰再集中处理提炼，就能化废为宝，获得大量宝贵的铝。

　　此外，内蒙古自治区的煤炭外运前，要经过洗选，这样就会剩余大量的煤矸石和煤泥，这些煤矸石、煤泥被作为废料丢弃，不仅会造成环境污染，也是一种资源浪费，因为这些煤矸石和煤泥都可以用来发电。

　　看来让煤从“空中走”变输煤为输电既能减轻交通压力、降低煤价、避免资源浪费、减少环境污染，也能缓解东中部地区严重缺电的问题，是个一举多得的好办法。

十一五期间，内蒙古自治区电力建设加快发展，目前全区电力总装机达到了7000多万千瓦，据全国第二位。

然而，电厂建成了，却又出现了新的问题。

　　电力建设超前外送通道建设滞后

　　自治区发改委介绍，截至今年上半年，内蒙古自治区富余的火电装机至少在500万千瓦以上。

同时，自治区风力发电装机约1600万千瓦，由于用电需求不足，目前风电也不能完全发挥效益。

　　据内蒙古自治区相关部门介绍，之所以出现这样的问题，一方面是由于自治区电力建设超前，而自身用电负荷增长缓慢，另一个重要的原因是大规模大容量的电力外送通道建设滞后，导致尽管东中部地区用电需求很大，但内蒙古的电却送不过去。

　　一方面是东中部地区能源需求旺盛，而另一方面，内蒙古自治区煤炭外运难，发电的潜力又不能充分发挥，这样的矛盾亟待解决。

2011年颁布的《国家十二五规划纲要》中列了五个国家综合能源基地，其中有两个就属于内蒙古自治区。

因此，目前自治区电力开发工作进展迅速，如果制约电力大规模外运的矛盾不彻底解决，将会影响能源基地的建设和长远发展。

　　有煤，但运力已经饱和；而且原煤外运，既增加了成本，浪费了资源，又污染了环境，并不划算。

专家介绍，改输煤为输电，让煤从空中走是比较好的能源外送的方法。

）

2005我国东北电网、华北电网、西北电网、华中电网、华东电网、南方电网就已实现互联。

学生讨论电网的优势：

电网送电可以在能源产地使用大容量的发电机组，减少大容量的发电机组，减少发电设施的重复建设，降低运输一次能源的成本；可以保证发电和供电的安全和可靠，调整不同地区的电力供需平衡。

阅读：

课本P66——石墨炸弹和P69——STS：

“大面积停电”引发的思考

学生谈谈读后感想

（体会科学技术对现代社会的“双刃剑作用”和依赖大规模电力供给的现代文明的脆弱性）

课后作业：

交流讨论——我们还可以用其他方式替代远距离的输电吗？

四、小结

这节课我们学习了哪些知识？

1、两个途径：

①减少输电线的电阻

②减小输送的电流

2、远距离输电必须采用——高压输电