2020版高中物理 第3、4章 交变电流 远距离输电 核心素养评价案例课件 鲁科版选修3-2

核心素养评价案例第3、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0.1m2,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100kW,现准备向远处输电,所用输电线的总电阻为8Ω,要求输2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××0.1×100πsin(100πt)V=250sin100πt(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=r=5%P所以I2==A=25A设升压变压器原线圈电流为I1,电压为U1,有U1==250V。225%Pr35%10010822ImU22502V2所以I1=A=400A。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=431.8A。31P10010U2501221nI251nI400163495%P0.9510010U220＝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：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mENBS设问3:任务1:输电线上允许的最大电流多大?提示：任务2:发电机的输出电流多大?提示：任务3:降压变压器的输出电流多大?提示：2PIr11PIU44PPIU