自制远距离输电演示器

2017-01-19刘明胜赵亚均

中小学实验与装备 2016年6期

刘明胜+赵亚均

高中物理教科版《电能的输送》要求学生能理解远距离采用高压输电的目的和原理，学生对为什么直接输电会造成电能的较大损失，高压输电为什么可以大大减小电能的损失这一现象难以理解，而且对远距离输电这一模型难以建立。如果能用实验加以演示，不仅能激发学生的学习兴趣，而且能很好地帮助学生理解高压输电的原理，更有利于学生对高压输电模型的建立。为此，笔者制作了电能输送演示器，解决了教学中的这一难题。

1 教具的特点

该教具是现实生活中远距离输电的缩影，将升压变压器和降压变压器用支架支撑离地面一定高度，与生活中的变压器的安装架设相似，用6 V交流电源模拟交流发电机直接发出的电，直接输电线路与高压输电线路电阻均用同一小灯泡的电阻代替，使两种输电电路的电能损失通过小灯泡的亮暗进行比较，学生可以清楚地发现直接输电电能损失大，高压输电电能损失小，从而深刻理解采用高压输电的必要性。同时采用双刀双掷开关进行直接输电和高压输电的切换，线路清楚明了，可见度高，效果好。

另在用户端串一只定值电阻，再与降压变压器副线圈相连接，演示当负载增加时，用户输电线路中电能的损失变大，用户灯泡变暗。教具直观形象地揭示了在现实生活的电路中用户功率大增时灯泡会变暗这一规律，从而有利于学生了解负载灯泡变暗的真实原因，突破教学中的难题。

2 教具使用

2.1 演示直接输电线路损失大

如图1所示，将6 V交流电源接在双刀双掷开关K1的A、B两个接线柱上，双刀双掷开关K2接在E、F两个接线柱上，用一小灯泡L代替输电线的电阻，开关闭合后发现，代替输电线电阻的灯泡发光明显，说明这时的线路损失大。

2.2 演示高压输电线路损失小

如图2所示，将6 V交流电源通过双刀双掷开关K1接在C、D两个接线柱上，将双刀双掷开关K2接在G、H两个接线柱上，将代替输电线电阻的灯泡通过ab和cd两根导线串联入高压输电线路，开关闭合后发现，代替输电线电阻的灯泡不发光，负载灯泡发光正常，说明这时的输电线路的线损很小，采用高压输电就很有必要了。

2.3 演示用户功率增加，灯泡变暗的成因

在图3中，经升压变压器和降压变压器输电，负载灯泡L1和L2正常工作的情况下，闭合开关S、灯泡L3工作，发现灯泡L1和L2比正常发光暗淡，说明当负载增加时，负载输电线上的线路损耗增大，即负载输电线的等效电阻R上的电压降落增大，灯泡L1和L2两端的电压降低，从而使灯泡

L1和L2变暗。

3 制作方法

（1）矩形长木箱的制作方法为：用松木板制成1 180 mm×298 mm×158 mm的中空长方体木箱。

（2）升压变压器和降压变压器的型号为BK50VA。