一、案例背景

電能的輸送是一個理論性和技術(shù)性都很復(fù)雜的系統(tǒng)工程，屬于電力工程學(xué)科的一個分支。在高中僅僅對它做一個初步的了解，教學(xué)中要圍繞輸送電能“可靠”“保質(zhì)”“經(jīng)濟”的基本要求展開。怎樣減少電能的損失，怎樣既“經(jīng)濟”又“保質(zhì)”地將電能送到用戶，輸電電壓不是越高越好這些問題是本課的教學(xué)重點。在本校的一次公開課上，我作了如下的處理：

二、案例描述：

師：從一段輸電視頻引入。板書：電能輸送。同學(xué)們通過視頻知道三峽電主要輸往那些地方？

生：；輸往華中、華東的上海、浙江、廣東等地。

師：三峽電輸往幾千公里外的這些地方，電能在輸送過程中我們要考慮那些問題？

生：能量損失，主要是導(dǎo)線上能量損失，電壓不穩(wěn)等。

師：同學(xué)們有很多疑問，今天我們就進入電能輸送的學(xué)習(xí)，我們知道電能輸送過程中有一部分能量轉(zhuǎn)化為熱能，白白損失掉。距離越長損失越大，如何減小這些損失是非常重要得。因些我提出這樣一個問題，如何減小輸電電線上的功率損失？我們一起來解決。現(xiàn)在請同學(xué)小組討論。

生：討論1分鐘：板書：如何減小輸電電線上的功率損失？

師：同學(xué)們討論據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt，得輸電線上電功率損失ΔP＝？

生：ΔP＝I2R.

師：因此要減小輸電線上電功率損失可行辦法？

生：減小導(dǎo)線上的電阻或減小輸電電流。

師：我們在高一學(xué)習(xí)過電阻R哪些因素決定？

生：有電阻率ρ、長度L、截面積S。

師：在輸電的過程中這三個量是不是都可以改變？

生：導(dǎo)線的長度不能變的。

師：因此我們只能采用電阻率ρ小，截面積S大的材料。

師：哪些材料的電阻率比較小些？

生：銅、鋁、銀等

師：在生產(chǎn)生活中通常采用鋁導(dǎo)線，因為銅的價格高，密度大在其他條件相同情況下銅、較重不易架設(shè)。同學(xué)們我們能不能僅通過增大截面積來減小功率損失的要求。我們來看一段資料。把功率200 kW電能用鋁線（電阻率為2.9Χ10-8Ωm）送到10 km以外，要使功率損失為輸送功率的10%，用110 V電壓輸電，導(dǎo)線橫截面積多大？

師：大家知道這樣大面積有多大呢？猜一猜有多大？S=96000 mm2.

（演示）臉盆大小。這樣的橫截面積可行嗎？

生：太粗，不可能，既不經(jīng)濟又架設(shè)困難.

師：現(xiàn)在我們知道用用常規(guī)的方法僅通過減小電阻不可行，你們想想還有沒別的辦法呢？

生A：用超導(dǎo)體，

生B：但平時情況做不到，但我們可減小輸電電流。

師：同學(xué)回答的很好，我們知道輸送功率P的大小是由輸電任務(wù)決定的，不能任意變動，要保證輸電功率不變，據(jù)P＝UI得，必須增大輸電電壓，才能實現(xiàn)要減小I。

板書：P＝UI得，增大輸電電壓。

同樣是上面情景題，如果電壓提高100倍，用11KV輸電導(dǎo)線的截面積大約只需要多少？

生B：9.6mm2就可以了。

師：9.6mm2是可行，因此我們用增大電壓達到減導(dǎo)線上的功率損失是可行。因此我們在生產(chǎn)生活中常用高壓輸電。剛才我們用理論證明遠距離輸電用高壓輸電是可行得，接下來我們用實驗來證明一下。

師：大家看到實驗板上有3個相同的小燈炮，第1個 燈炮離電源很近，它模擬的是近距離輸電。第2、3個燈炮離電源很遠它模擬是遠距離輸電。這3個燈炮的額定電壓都是4V，電源我們在使用時也都使用交流4V，我們來看第1個實驗的燈炮很亮，第2個實驗的燈炮是亮了但光線比較微弱。接下來我們看第3個實驗電源仍是交流4V，看第3個燈炮也很亮，與第2個對比一下。明顯比第2個亮多了。

我們來看看第三個與第二個輸電線路有何區(qū)別？

生：第三個線路有兩個變壓器。

師：因此我們可看到通過升壓變壓器升電壓輸電，可以減少功率損失，也可以減少電壓的損失。我現(xiàn)在提個問題，有同學(xué)會想第3個電路為什么用兩個變壓器，我只要用一個變壓器節(jié)省些。你們說行不行啊。

生：一起回答，會把電燈給燒掉，

師：我們通常電壓升得很高輸電，到了用戶就要把電壓降下來，用戶才可以使用。

發(fā)電站發(fā)出的電通過一個升壓變壓器通過電線再通過降壓變壓器使用戶得到，這便是一個最簡單輸電電線路。剛才是老師提出的問題：如何減少輸電線上功率電能的損失，我們一起解決了這個問題。

例題：發(fā)電機的輸出端電壓為220V，輸出功率為44KW，輸電線總電阻為2Ω，如果用原、副線圈匝數(shù)比為1：10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線后，再用原、副線圈匝數(shù)比為10：1的降壓變壓器降壓后給用戶供電。

（1）、畫輸電示意圖

（2）、求用戶得到的電壓和功率？

師生共同討論分析尋找規(guī)律：

輸電電路中的基本關(guān)系

電壓關(guān)系；＝， ＝，

功率關(guān)系：P1＝P2， P2－P3＝P損． P3＝P4。

輸電電線的電流：I＝， I＝， ＝，＝.

電壓損失：U損＝IR線＝U2－U3＝.

功率損失：P損＝U損·I＝I2R線＝.

輸電效率：η＝×100%＝×100%

解：＝

I線=I2=I3= =

U線= I2R=20×2V=40V

U3=U2-U線=2200-40V=2160V

＝，

P損=I22R=202×2W=800W

P4=P3=P-P損=44000-800W=4320W

師：同學(xué)們這節(jié)課中你們還想知道些什么，你們能不能提出其他問題來呢？小組討論一下將最想知道的問題呈現(xiàn)出來。

生；小組討論（3分鐘）

師：對同學(xué)們提出的問題進行整理，

1、輸送電壓是不是越高越好，是否還有別的輸電方式。

2、電是從哪里來的，輸電安全嗎？是否還有別的輸電方式。

3、我們輸電電壓最高是多少？導(dǎo)線最粗有多粗？整個輸電過程是怎樣的？……

分4個小組去解決這些問題，可以到微機室上網(wǎng)查找，到圖書館查找資料，到發(fā)電站和變電所等輸電現(xiàn)場參觀?！覀冮_交流會，對以上問題進行回答。

三、教學(xué)反思：

本節(jié)討論分析在遠距離輸電過程中減少電能的損失的可行辦法。得出通過升高輸電電壓，可以減少功率損失，也可以減少輸電線上電壓的損失。通過例題了解輸電全過程，并畫輸電示意圖。高壓輸電用戶得到的電壓和功率的求解。

本節(jié)課堂不局限于只是傳授知識，而把生活知識帶進課堂。在教學(xué)中，老師注意挖掘利用這方面資源，既讓學(xué)生感到熟悉和親切，從而樂于學(xué)習(xí)，也使課堂教學(xué)避免了從理論到理論。能使學(xué)生學(xué)習(xí)的快樂，不全部在于考試得了理想的分?jǐn)?shù)，更在于把在課堂中學(xué)到的知識應(yīng)用于生活實際，去解決了具體問題。老師有意識地讓學(xué)生提出問題同時布置一些具有探究性質(zhì)的作業(yè)，讓學(xué)生們?nèi)ノC室上網(wǎng)查找，到圖書館查找資料，發(fā)電站輸電現(xiàn)場參觀，很好的解決了學(xué)生自己提出的問題，并開展交流會。

總之，通過各種方式，努力把物理教學(xué)與學(xué)生們的生活聯(lián)系起來，實現(xiàn)了從物理到生活，從生活到社會的跨越。