高中物理第4章传感器与现代社会核心素养评价案例课件-17张

(共17张PPT)
核心素养评价案例
第4章
【核心素养·样题示范】
情境　如图所示为某小型水电站发电机示意图,矩形线
框匝数N=25,线圈面积0.1
m2,电阻不计。线框置于B=
T的匀强磁场中,绕垂直于磁场的轴以角速度
100πrad/s匀速转动。若水电站输出的电功率为100
kW,
现准备向远处输电,所用输电线的总电阻为8
Ω,要求输
电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%,用户获得220
V的电压。
设问
1.画出远距离输电的图示。
2.写出发电机线圈从图示位置开始转动时,产生的感应电动势的瞬时值表达式。
3.选用匝数比为多大的升压变压器和降压变压器?(理想变压器)
【解析】
1.画出高压输电线路图如图所示。
2.e=NBSωsinωt=25×
×0.1×100πsin
100πt
V
=250
sin
100πt(V)
3.设升压变压器副线圈电流为I2,当输电线上损失功率
为输送功率的5%时
ΔP=I22r=5%P
所以I2=
=
A=25
A
设升压变压器原线圈电流为I1,电压为U1,有U1=
=
V=250
V
所以I1=
=
A=400
A
所以升压变压器的匝数比为
=
=
=
降压变压器副线圈中的电流为I4,用户得到的功率P′=P-ΔP=95%P
又P′=U4I4
所以I4=
=
A=431.8
A
而降压变压器原线圈电流I3=I2=25
A
所以,降压变压器匝数比
=
=
=
【案例评析·素养任务】
【素养及质量水平评析】
设问1:科学思维——水平3
能在熟悉的生活中,抽象出清晰、系统的输电流程是解决高压输电问题的基础。
设问2:科学思维——水平3
从转动的线圈模型得出交变电流的瞬时值表达式。
设问3:科学态度与责任——水平3
通过对输电过程的分析,明确输电过程中变压器的作用,体会如何减少能源的损耗。
【素养达成任务要求】
设问1:
任务1:远距离输电中通常采用什么方式输电?
提示:高压输电
任务2:这种输电方式中需要几个变压器?分别是什么变压器?
提示:两个　升压变压器和降压变压器
设问2:
任务1:线圈在磁场中转动时产生的感应电动势的最大值是多大?
提示:Em=NBωS
任务2:线圈所在的图示位置是中性面位置,还是与中性面垂直的位置?
提示:中性面位置。
设问3:
任务1:输电线上允许的最大电流多大?
提示:I2=
任务2:发电机的输出电流多大?
提示:I1=
任务3:降压变压器的输出电流多大?
提示:I4=