2020版高中物理 第五章 交变电流 核心素养评价案例课件 新人教版选修3-2

核心素养评价案例第五章【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0.1m2,电阻不计。线框置于B=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100kW,现准备向远处输电,所用输电线的总电阻为2T8Ω,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220V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××0.1×100πsin100πtV=250sin100πt(V)223.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=r=5%P所以I2=22I35%P5%10010A25Ar8设升压变压器原线圈电流为I1,电压为U1,有U1===250V所以I1===400AmE22502V21PU310010A250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==431.8A1221nI251nI400163495%P0.9510010AU220＝而降压变压器原线圈电流I3=I2=25A所以,降压变压器匝数比3443nI431.8173nI2510＝＝＝【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=Pr任务2:发电机的输出电流多大?提示:I1=1PU任务3:降压变压器的输出电流多大?提示:I4=4PPU