【沪科版】九年级全一册物理 19.3 电能的储存与输送 （课件+同步练习含解析版）

第三节 电能的储存与输送第十九章 电能从哪里来沪科版九年级物理导入新课想一想三峡水电站发出的电要送到我国上海等东部地区使用，发电厂与用电处相距上千千米，是怎样输送电能的？学习目标能认识生产生活中一些主要的电池，了解高压输电，知道高压输电中变压器的作用，知道高压电弧和跨步电压的危害及防护。1. 电池及其发展2. 高压输电3. 高压触电及其防护4. 课堂总结5. 综合提升训练目录导航 一、电池及其发展第三节 电能的储存与输送一、电池及其发展1. 电池概念电池是一种把其他形式的能转化成电能的装置，提供直流电。由于制作材料、工作原理和用途的不同，电池有很多种类。2. 化学电池（1）概念：化学电池是把化学能转化为电能的装置，是生活中最常用的电池。（2）分类：①根据所用的材料不同，化学电池分为锌锰干电池、铅酸蓄电池、镍镉电池、锂电池等。一、电池及其发展②原电池和蓄电池只能一次性使用的电池，称之为原电池；可反 复充电使用的电池，称为蓄电池或二次电池。（3）锌锰干电池图是锌锰干电池的构造示意图，锌锰干电池由碳棒（正极）、锌筒（负极）及二氧化锰和电解质等组成，属于原电池。我国常用的1号、2号、5号、7号干电池都是原电池，它们的电压都是1.5V。一、电池及其发展（4）蓄电池蓄电池被广泛用作汽车或电动自行车等的电源。①能量转化：充电时，它把电能转化成化学能并进行储存；使用时再把化学能转化为电能。②特点：蓄电池能多次充电并可供给较大的电流，电压也比较稳定。常见的铅酸蓄电池的极板是铅制的，电解质溶液是硫酸。使用时常将若干个蓄电池串联使用，如汽车上的蓄电池组是用 6个蓄电池串联的，电动自行车的蓄电池组是由3或4个蓄电池串联而成的。生活中的蓄电池 一、电池及其发展（5）化学电池的优缺点化学电池在生活、通信、生产以及科学研究方面都有广泛的应用。化学电池虽然使用方便，但现在多数化学电池内含有汞、镉、锂等金属元素，铅酸蓄电池中更有铅电极板和电解液。随意丢弃会污染环境，破坏生态，所以废弃的化学电池要集中分类处理。一、电池及其发展准备一只柠檬、一块铜片、一块锌片、一副耳机和两小段导线。 如图所示，先将铜片和锌片插入柠檬中，再将两根导线分别与耳机的两个接线脚相连。并将与耳机相连的一根导线连在铜片上，用另一根导线刮擦锌片，你听到了什么？想想为什么？这个电池能使小灯泡发光吗？ 用苹果代替西红柿行吗？请试一试。 制作柠檬电池一、电池及其发展制作柠檬电池 （1）将与耳机相连的一根导线连在铜片上，用另一根导线刮擦锌片，能听到“咔咔”的声音。这是因为铜片与锌片之间产生了电压。（2）这个电池不能使小灯泡发光，电压太低。（3）用苹果代替西红柿也可以，只是电压更低。一、电池及其发展3. 太阳能电池（1）原理及能量转化：太阳能电池（又称光伏电池）是将太阳能转化成电能的装置，通常由半导体硅和金属导体制成。太阳光照射到电池上，会在正、负两极之间形成电压。（2）特点：污染少，可以做得比较小巧；但使用时受天气的限制。（3）应用：太阳能电池既可以用于计算器、玩具等，也可以联成阵列，建成太阳能发电站。巨大的太阳能帆板是人造卫星上的主要电源之一。一、电池及其发展【例题1】干电池是一种常用、方便的电源。以下关于干电池的说法，不正确的是 （ ）A．干电池是最常用的直流电源B．常用的1号、2号、5号、7号新干电池的电压都是1.5VC．干电池是把电能转化为化学能的装置D．新旧电池的性能不同，新旧不同的电池不宜混合使用C干电池是最常用的直流电源，所以 A 不符合题意；常用的1号、2号、5号、7号新干电池的电压都是1.5V，故B不符题意；干电池是化学电池，将化学能转化为电能，故 C符合题意；新旧电池不宜混合使用，故 D不符合题意。故选C.一、电池及其发展【例题2】如图是城市的十字路口可移动的太阳能红绿灯。白天太阳能电池板给红绿灯供电，同时又能给蓄电池充电，则白天太阳能电池板将______ 能转化为______能，相当于______（选填“用电器”或“电源”），在阴雨天和晚上，蓄电池又给红绿灯供电，使红绿灯能连续工作。电源太阳 电 白天太阳能电池板给红绿灯供电，是太阳能转化为电能，多余的电能给蓄电池充电是电能转化为化学能。白天太阳能电池板将太阳能转化为电能，为电能供电，其作用相当于电源。 二、高压输电第三节 电能的储存与输送二、高压输电从发电站到用电地区，通常都有相当长的一段距离。例如，三峡水电站发出的电要送到上海、江苏等东部地区使用，发电站与用电地区相距上千千米。 因此，要用图中跨山越水的巍峨铁塔上的电缆来输送电能。1. 高压输电的原理二、高压输电家庭用电的电压是220V，然而高压输电线上的电压通常都有几十万伏。为何采用高压输电？（1）输电线上的电能损耗导线本身有电阻，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电流在通过导线时会产生热效应，从而带来电能的损耗，即电能的损失。二、高压输电（2）减少电能损失的方法根据焦耳定律Q=I2Rt 可知，要减小能量损失就需要减小输电电流I 或导线的电阻R。①对减小导线电阻方法的评估：由影响电阻大小的因素可知，导线的电阻与导线的材料、长度和横截面积有关。方法一：用电阻较小的材料作为输电线，例如铜线。但铜的价格贵，重力大（密度大），架设困难，故远距离输电不能采用，但在家庭电路中可以选用铜导线。现在远距离输电均选用电阻较小的铝作输电线。方法二：减小输电线的长度不可行，因为要保证输电距离。方法三：增加输电线的横截面积。由于该方法同时增加了导线的重力，架设困难，所以也是有一定限度的。二、高压输电②减小输电线中的电流设输送的电功率为P电，则P电=UI，导线损失的电功率为P损=I2R，即当输送电的总功率一定时，提高输送电压，则电流就会减小，这样电路中就会减少损失的电能，所以在远距离输电时宜采用高压输电。提高输电电压，是减少电能在输送线路上损失的有效的办法，目前远距离输电均采用高压。二、高压输电发电厂发出的交流电压通常在几千伏至数万伏，在发电厂内先用升压变压器把电压升高到数百千伏后再送到交流电网上，升压后的高压电流通过架空高压输电线送到用电地区的变电站，用降压变压器进行一至两次降压，电压降至10kV后送到工矿、科研和生活区等目的地，再用降压变压器降至220V供家庭用户使用（或380V供工厂等使用），如图表示了这种输送的过程。2. 电能远距离输送的过程二、高压输电3. 变压器原理和作用变压器的工作原理是电磁感应，它能将输入变压器的交流电压升高（升压变压器）或降低（降压变压器）。变压器不能改变直流电的电压。二、高压输电目前我国远距离送电采用的电压有 110kV、220kV和 330 kV，少数地区采用 500 kV的超高压送电。想一想：远距离输电是不是输电电压越高越好?高压输电可以减少电能的损失，但并不是电压越高越好。随着输电电压的升高，对绝缘材料的要求就会提高，输电线架设的难度也会增大。所以在大功率、远距离输电时，用较高的电压输送；近距离输电，则不用太高的电压输送。二、高压输电A．加大输送电流，由焦耳定律Q=I2Rt可知，会增大电能在线路中的损耗，不能采用，故A错误；B．用高压输电，由公式I=P/U可知，当输送功率一定时，输送电路的电压越大，输送导线的电流越小。可以减少电能在线路中的损耗，也是我们现在采用的输电方式，故B正确；【例题3】在输送电能过程中，为了减少电能在线路中的损耗，通常采取的方法是（　　）A．加大输送电流 B．用高压输电C．采用电阻极小的导体输电 D．减少输电功率故选B。C．采用电阻极小的导体输电，可减小电能的损耗，但电阻极小的导体是我们正在研究的新材料，还不能应用到生活中，此方法还不能现实，故C错误；D．减少输送功率，可减小输送电线的电流，电能在线路中的损耗也会变少，但用户获得的电能也会减少，故此方法不能采用，故D错误。B 三、高压触电及其防护第三节 电能的储存与输送三、高压触电及其防护想一想：用电器为什么不直接使用高电压呢？ 高压触电有哪些类型？应怎样才能避免高压触电 ？高电压的绝缘防护要求很高，直接供给家用电器是十分不安全的。很容易发生触电事故。三、高压触电及其防护1. 高压触电形式（1）高压电弧触电当高压带电体与人、动物和建筑物等物体距离较近时会产生放电现象，使人和动物触电，称为电弧触电。因此，高压输电线都架得很高。三、高压触电及其防护（2）跨步电压触电如图所示，若高压输电线不慎发生断裂，一端落到地上，在地面上以落地点为中心的区域内会形成很高的电压。人若走到此区域，其两脚之间 承受了较高电压，这个电压通常称为跨步电压，此时会发生触电事故。三、高压触电及其防护2. 高压触电防护为了防止高压触电造成人身伤害，必须远离高压带电体。如发现有高压输电线断落地面时，不可走近，应立即设立警示标志，并通知有关电力部门进行抢修。3. 安全用电原则 不接触低压带电体；不靠近高压带电体。三、高压触电及其防护【例题4】“安全用电，珍惜生命”是每个公民应有的意识，下列选项符合安全用电的是（ ）A．发现有人触电时，应先切断电源B．多个大功率用电器同时使用一个插线板C．靠近高压带电体D．使用绝缘皮破损的电线A三、高压触电及其防护A．发现有人触电时，应先切断电源，再进行施救，符合安全用电，故A符合题意；B．多个大功率用电器同时使用一个插线板，会造成电路中的电流过大，引起火灾，故B不符合题意；C．靠近高压带电体，易发生高压电弧触电，故C不符合题意；D．使用绝缘皮破损的电线，易发生触电事故，故D不符合题意。故选A。 三、课堂总结第三节 电能的储存与输送①原电池：只能一次性使用，化学能转化为电能。②蓄电池：可反复充电使用，化学能 电能。③水果电池：化学能转化为电能。太阳能转化为电能。课堂总结 电池电能的储存与输送化学电池高压输电高压触电与防护①原理：减少电能在输电线路上的损失。②过程：发电厂→升压变压器→高压线路 →降压变压器→工厂或居民用电。①高压触电形式：高压电弧触电，跨步高压触电。②防护：不接触低压带电体；不靠近高压带电体。 四、综合提升训练第三节 电能的储存与输送综合提升训练A．干电池提供的都是直流电； 故A错误；B．化学电池是把化学能转化为电能的装置；故B错误；C．常用的1号、2号、5号、7号干电池的电压都是1.5V；故C错误。D．多数干电池中有少量汞、镉等重金属元素，如果处置不当，随便丢弃且数量较多的话，这些重金属将对环境产生有害的影响，所以废干电池应该集中分类处理。故D正确。 故选D。1．下列关于化学电池的说法中，正确的是（   ） A．有的化学电池提供直流电，有的提供交流电B．化学电池是把电能转化为化学能的装置C．常用的1号、2号、5号、7号干电池的电压依次增大D．多数化学电池中含有汞、镉等重金属元素，随意丢弃会污染环境D综合提升训练2．在某校举办的水果电池比赛上小华用一个柠檬制作了水果电池。为了知道如图甲中A、B哪个是正极，小华把铁片A、铜片B插入柠檬，并接入电压表，当其闭合开关S后，发现发光二极管发光，电压表示数如图乙，则（　　）DA．柠檬两端的电压为0.5VB．甲图中，发光二极管的右侧为其负极C．若断开开关，二极管不发光，说明A、B两金属片之间没有电压D．柠檬电池工作时把化学能转化为电能综合提升训练A．由图甲得，电压表测量在水果电池的两端，由图乙得，电压表的分度值为0.1V，示数为0.2V，即柠檬两端的电压为0.2V，故A不符合题意；B．甲图中，电压表的正极接在发光二极管的右侧，电压表正向偏转，则发光二极管的右侧为正极，故B不符合题意；C．若断开开关，电路为断路，二极管不发光，不能说明A、B两金属片之间没有电压，故C不符合题意；D．柠檬电池工作时发生化学反应，产生电能，把化学能转化为电能，故D符合题意。所以选D。综合提升训练【解析】A．加大输送电流，由焦耳定律Q=I2Rt可知，会增大电能在线路中的损耗，不能采用，故A错误；B．用高压输电，由公式I=P/U可知，当输送电功率一定时，输送电路的电压越大，输送导线的电流越小。减小输送电线的电流，可以减少电能在线路中的损耗，故B正确；C．采用电阻极小的导体输电，可以减小电能的损耗，但电阻极小的导体正在研究，不能应用到实际中，此方法还不能现实，故C错误；D．减少输送功率，可以减小输送电线的电流，电能在线路中的损耗也会变少，但用户获得的电能也会减少，故此方法不能采用，故D错误。故选B。3．在输送电能过程中，为了减少电能在线路中的损耗，通常采取的方法是（   ） A．加大输送电流 B．用高压输电C．采用电阻极小的导体输电 D．减少输电功率B综合提升训练【解析】高压电弧触电：人靠近高压带电体到一定距离时，高压带电体和人之间发生放电现象；高压跨步触电：高压输电线落在地面上，则地面上以电线落点为圆心的各个同心圆之间有电压存在，当人在地面上两个不同半径的同心圆间跨步时，将造成跨步电压触电。高压输电线都架得很高，原因是防止高压电弧触电，所以选A。4．高压输电线都架得很高，原因是（   ） A．防止高压电弧触电 B．防止跨步电压触电C．防止阻碍交通 D．减小电能损失A综合提升训练【解析】（1）输电线电流 I=P/U＝10000W/2000V=5A 输电线两端的电压 U损=IR=5A×40Ω=200V 输电线损失功率 P损=I2 R=(5A)2×40Ω=1000W （2）用户得到的电压 U用=U-U损=2000V-200V=1800V 用户得到的功率P用=P-P损=10kW-1kW=9kW5．在远距离输电时，如果升压变压器输出电压是2000V，输出功率是10kW，输电线电阻是40Ω，求：（1）输电线上损失的功率和损失的电压。（2）用户能得到的功率和电压。综合提升训练6. 如图甲所示， 这是道路两边的太阳能路灯， 由太阳能电池板、开关、24V的铅酸蓄电池组、LED发光二极管、灯杆及灯具外壳组成，其内部电路如图乙所示。白天太阳能电池板为铅酸蓄电池充电，夜晚只有铅酸蓄电池为LED发光二极管供电照明。（1） 白天太阳能电池为铅酸蓄电池充电时，把电能转化成_____能，夜晚图乙中的开关应该打到 ____（选填“c”或“b”）；（2）该太阳能路灯中应将_____个LED发光二极管串联才能使每个LED发光二极管两端的电压为2V。化学c 12综合提升训练（1）白天太阳能电池为铅酸蓄电池充电时，将电能转化为化学能。 晚上要让电灯发光，开关S必须与c点接触，电路闭合，铅酸蓄电池工作。（2）由于LED发光二极管的工作电压约为2V，如果把它直接接在24V的蓄电池组中，发光二极管会烧坏， 根据串联电路的电压特点可知，该太阳能路灯中应将12个LED发光二极管串联才能使每个LED发光二极管两端的电压为2V。