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 17页

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 m 2 , 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 I 2 , 当输电线上损失功率 为输送功率的 5% 时 ΔP=I 2 2 r=5%P 所以 I 2 = = A=25 A 设升压变压器原线圈电流为 I 1 , 电压为 U 1 , 有 U 1 = = V=250 V 所以 I 1 = = 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 I 4 , 用户得到的功率 P′=P-ΔP=95%P 又 P′=U 4 I 4 所以 I 4 = = A=431.8 A 而降压变压器原线圈电流 I 3 =I 2 =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 : E m =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 : I 2 = 任务 2: 发电机的输出电流多大 ? 提示 : I 1 = 任务 3: 降压变压器的输出电流多大 ? 提示 : I 4 =