Производство и передача электрической энергии. 11-й класс

Разделы: Физика

Класс: 11

Цели урока:

  • оказать помощь учащимся в профильном и профессиональном самоопределении в процессе обучения;
  • показать социальную значимость вопросов производства и передачи электрической энергии.

Задачи:

  • повторить вопросы производство и передача электрической энергии, знать способы производства и передачи электроэнергии;
  • на примере решения задач уметь рассчитывать расход электроэнергии в семье и экономно относиться к этому энергоресурсу;
  • формировать ответственность людей, работающих на электростанциях.

Оборудование:

  • компьютер;
  • видеопроектор;
  • трансформаторы;
  • источник тока;
  • соединительные провода;
  • электрическая лампа.
  • Приложение (презентация к уроку)

Ход урока

Организационный этап (1мин).

Учитель объясняет цели и задачи урока.

Повторение и решение задач (35 мин).

Учитель:

"Использование электроэнергии связано с передачей ее от источника тока - генератора к потребителю. В линиях передачи происходят потери энергии.

Сегодня мы на примере решения задач определим, какие потери энергии происходят при передаче электроэнергии".

Один из учеников демонстрирует презентацию с озвучиванием: "Схема передачи электроэнергии на расстояние и ее распределение" (На выступление ученика отводится 3 мин).

Рисунок 1. Схема передачи электроэнергии на расстояние и ее распределение

Второй ученик демонстрирует эксперимент по ранее собранной схеме с использованием школьного оборудования "Передача электроэнергии потребителю" (Время - 3 мин).

Учитель:

"По этому рисунку (рис. 1) решаем задачу (5 мин):

Определить коэффициент трансформации трансформаторов. Какой трансформатор является повышающим? Какой понижающим?

(пример решения появляется на экране).

Рисунок 2. Расчет коэффициента трансформации

Далее самостоятельное решение задачи №986 из Сборника задач А.П. Рымкевич".

Следующий ученик демонстрирует презентацию "Потери энергии в линиях электропередачи" (Время - 9 мин).

Учитель:

"Оценим количественно мощность, теряемую в подводящих проводах.

Крупный город потребляет электрическую мощность порядка 20 МВт. Из-за потерь мощности электростанция должна вырабатывать существенно большую мощность. Сопротивление 1 км двухпроводной линии из медного провода диаметром 1 см, равно:

r = l/S = 1 Ом.

Тогда потери мощности на 1 км подводящих проводов составляют:

Р = Р2/U2  r = 1010 Вт/км = 107 кВт/км.

При передаче на расстояние 1000 км потери мощности составят 1010кВт. За 1ч в подводящих проводах потери составляют 1010кВт  ч".

Совместно с учащимися делаем вывод, как можно уменьшить потери мощности в линиях электропередач (ЛЭП). Обсуждаем вопросы:

Почему невозможно уменьшать сопротивление подводящих проводов?

Почему нельзя увеличить силу тока в ЛЭП?

Почему повышение напряжения, передаваемого в линиях электропередачи, уменьшает потери мощности в подводящих проводах?

Чем ограничено повышение напряжения в линиях электропередачи?

Далее для закрепления материала самостоятельное решение задач (15 мин).

Задача № 1266 из Сборника задач по физике (В. П. Демкович, Л. П. Демкович). На конце двухпроводной линии переменного тока мощность равна 24 кВт и напряжение 220 В. Длина линии 175 м, провода медные сечением 35 мм2. Вычислить потери мощности в линии.

Учитель: При решении задачи обратить внимание: длина линии должна быть двойная

Задача №1267 из Сборника задач по физике (В. П. Демкович, Л. П. Демкович). Мощность, отдаваемая в линию, 50 кВт. Сравнить потери мощности в линии и КПД передачи для напряжений 220 В и 380 В. Сопротивление линии 0,1 Ом.

Учитель: На примере этой задачи ещё раз убеждаемся, что потери мощности обратно пропорциональны напряжению, передаваемому по проводам, и КПД при этом растет.

Задача (Г.С. Ландсберг, т.2). Электростанция мощности 5000 кВт передает энергию по двум медным проводам заводу, находящемуся на расстоянии 25 км. Потеря в проводах должна составить 2% от передаваемой мощности. Рассчитайте сечение проводов для случаев, когда энергия передается: а) под напряжением 50 кВ; б) под напряжением 100 кВ. Какова будет масса проводов в том и другом случае? Плотность меди равна 8,9 *103 кг/м3.

Решение задачи проверяется на экране проектора.

 Рисунок 3. Решение задачи

Домашнее задание (1 мин).

повторить из учебника 15, 35 -37;

закончить задачу 3 (п. б).

Итоги урока (3 мин).

Учитель:

"Сегодня на уроке мы научились вычислять потери энергии при передаче электроэнергии; ребята, помните, для понижения потерь электроэнергии нужно экономить ее в быту.

Литература:

  1. В. А. Касьянов. Физика. 11 класс. Дрофа. Москва. 2003
  2. Г. С. Ландсберг. Элементарный учебник физики. Том 2. М. "Наука", 1985
  3. А. П. Рымкевич. Сборник задач по физике. 10-11 классы. Дрофа. Москва. 2004.
  4. В. П. Демкович, Л. П. Демкович. Сборник задач по физике. М. Просвещение. 1981.