师:同学们好,欢迎来到汪老师的科学课堂。今天我们学习第四单元第15课——生活中的电。大家思考一下,我们的生活离得开电吗?哪位同学举例说一说?
生:我们的生活离不开电。比如说家里停电了,我们不能煮饭,而且晚上房间里一片漆黑,我就不能看书和写作业了。
生:我们的生活离不开电。有了电,电灯会亮,音响会响;有了电就能通话、上网、看电视;有了电,机器可以运转,能织布、能灌溉,电的用处可大啦。
师:这两位同学说得真好。我们的生活的确离不开电,生活中许多物品都需要电来工作。那这些电器工作时需要的电来自哪里呢?听听下面这位同学的想法。
生:我觉得闹钟由电池供电,遥控赛车由电池供电,电饭煲由发电厂供电,电子手表由电池供电,电脑由发电厂供电,电瓶车由电池供电。
师:是的,闹钟、遥控赛车、电子手表、电瓶车都由电池供电,电饭煲、电脑都由发电厂供电。在我们生活中,常用的家用电器工作时需要的电一般来源于电池和发电厂。由发电厂供电的用电器一般都有电线插头,需要从插座里取电;而没有电线插头的一般都由电池供电。大家还知道生活中哪些物品是由电池供电,哪些是由发电厂供电的呢?听听这位同学怎么说。
生:大家好,这是我家。像电动牙刷、爸爸的电动剃须刀、遥控器都是由电池供电的;像电视机、电风扇、电灯、电冰箱都是由发电厂供电的。
师:这位同学真是生活的有心人,说得太棒了。电池和发电厂提供的电是不一样的。电池提供的是直流电,而发电厂提供的是交流电。大家知道哪些电池提供直流电呢?可以和家人说一说。大家知道的可真多。电池是许多小家电经常使用的一种电源,种类非常多。一些电池只能使用一次,如干电池、纽扣电池;还有一些电池可以反复充电使用,如手机里用的锂电池、电瓶车里用的蓄电池。那交流电从哪来?又是如何走进千家万户的呢?带着这些问题,我们一起走进交流电的世界。
师:电力是如何传输的?是什么让一座城市活力四射?不是钢筋水泥建造的高楼大厦,而是电力。在电力系统中,为城市提供电力的是发电厂,它能够利用各种各样的自然能源进行发电,如水利、煤炭、天然气等等。这座高大的混凝土水坝正在利用水力进行发电,水坝背后的水库蓄水量超过348.5亿立方米。这样一座发电厂,每秒钟有超过100万升的水流入水坝发电机的进水口,并带动涡轮机发电。用0.05立方米的水发电,就能满足城市一户普通住户一天的用电量了。
沿着输电线寻找源头,我们发现大部分像这样的普通城市,80%的电力仍然是采用传统火力发电的方式获取的。火力发电大多利用化石燃料,无论利用燃煤、石油还是核能,涡轮都是发电必备的机械。在涡轮里,水力或加压气体转动像风车叶一样的叶片,再带动发电机内部的磁铁,使电流从金属线圈中释放出来,然后再由巨大的变压器增压输送到电力网。
有一些发电厂必须建在特殊的地理环境和条件下,如建在沙漠地带的太阳能发电站。这里的日照时间每年长达330天,是建设太阳能发电站的理想位置。发电站为数以万计的偏远地区家庭提供了绿色能源,帮助当地政府找到了应对能源危机的方法。而在沿海地区建造的核电站,利用原子核裂变反应释放出能量,经能量转化进行发电,满足了沿海发达地区庞大的城市及工厂用电需求。
如果说发电厂提供电力,那么国家电网就是负责调配电力的,它的运作就像一个商品市场,供电不足的地区可以向有余电的地区购买电。唯一不同的是电力无法储存,不使用就没了。假如某城市电力需求紧缺,而邻省的发电量供过于求,城市电力公司就可以计算出当日还需多少电量,然后下单购买。几秒钟后交易完成,购买的电便沿着可输送百万伏特电压的线路飞速抵达这座城市。
输电线对电力的作用就像高速公路之于交通,输电线长距离传输的是高压电,一条电缆可以传输100万伏特的电。就像携带一张价值100万元人民币的票据,比带着100万张一元面值的钞票容易得多。所以远程电力传输采用高压电,不但能减少传输线路上的电能损失,还能节约传输线路上的设备和材料。但效率高不等于使用方便。百万票据最终还是换成零钱会更好用。电力供应也如此,这个步骤叫做降压。在城市近郊,输电线将电送进变电所,在那里电被降至约7千伏特,再送入市区。这些线路是城市看得见的动脉,变压器再把电转换成家用电压,供千家万户正常使用。
