高考物理人教版选修3-2 1.1《交变电流的产生和描述》课件

欢迎进入物理课堂 1 掌握交变电流的概念 能用函数表达式和图象描述交变电流 2 掌握描述交变电流的各物理量 能熟练地进行有关计算 3 理解电感和电容对交变电流的作用 知道感抗 容抗的物理意义及影响因素 4 知道变压器的构造 理解变压器的工作原理 能根据变压器的工作原理进行相关的电压 电流 功率的计算 5 了解从发电站到工厂和住宅的输电过程 知道影响输电中能量损失的因素 理解远距离输电用高压的原因 6 会计算输电过程中的功率和电压损失 7 掌握传感器的简单使用的实验 高考的要点有 交变电流的变化规律 交变电流的四值 变压器的电压比 电流比等 在高考中 主要考查交变电流的产生 交变电流四值的计算 变压器的工作原理等与楞次定律和法拉第电磁感应定律的密切联系 学习本部分的过程中 要特别注意从交变电流的产生出发 搞清为描述交流的特点而定义的名词 如正弦电流 中性面 瞬时值 峰值等 同时还能运用图象描述交变电流的规律 了解其性质及特点 了解其传输的应用 因此 在复习时既要注意本章知识所具有的特点 如周期性 峰值和有效值等 又要注意本章知识与电磁感应定律的联系 1 交变电流的产生和变化规律 1 交流电 大小和方向都随时间做的电流 2 正弦式交变电流 定义 按变化的交变电流叫做正弦式交变电流 简称正弦式电流 产生 将闭合线圈置于磁场中 绕垂直于的转轴转动 线圈中会产生正 余 弦交变电流 周期性变化 正弦规律 匀强 磁场方向 匀速 2 描述交变电流的物理量 1 周期和频率 周期 交变电流完成一次变化所需的时间 通常用T表示 单位是 频率 交变电流在内完成周期性变化的次数 通常用f表示 单位是 周期性 秒 单位时间 赫兹 2 峰值和有效值 峰值 指交变电流的电动势 电压或电流的 有效值 是根据来规定的 让交变电流和恒定电流分别通过的电阻 使它们在时间内产生的相等 就把这一直流电的I U值叫做这一交流电电流 电压的有效值 最大数值 电流热效应 相同 相同 热量 3 瞬时值 N匝 面积为S的线圈以角速度 转动 从中性面开始计时 则 瞬时电动势 e 其中Em 瞬时电流 i Imsin t 瞬时电压 u Emsin t NBS e R Umsin t 考点一正弦式电流的变化规律及对中性面的理解1 正弦式电流的变化规律 线圈在中性面位置时开始计时 2 对中性面的理解 1 中性面是与磁场方向垂直的平面 是假想的一个参考面 2 线圈平面位于中性面时 穿过线圈的磁通量最大 但其变化率为零 感应电动势为零 3 线圈平面与中性面垂直时 穿过线圈的磁通量为零 但磁通量的变化率最大 感应电动势最大 4 线圈转动一周 两次经过中性面 内部电流的方向改变两次 技巧提示 在交变电流的产生过程中 要特别注意两个特殊位置的不同特点 1 线圈平面与中性面重合时 S B 最大 t 0 e 0 i 0 电流方向将发生改变 2 线圈平面与中性面垂直时 S B 0 t最大 e最大 i最大 电流方向不变 案例1 2011 天津理综 在匀强磁场中 一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动 如图甲如示 产生的交变电动势的图象如图乙所示 则 A t 0 005s时线框的磁通量变化率为零B t 0 01s时线框平面与中性面重合C 线框产生的交变电动势有效值为311VD 线框产生的交变电动势频率为100Hz 答案 B 即时巩固1 有一个小型发电机 机内的矩形线圈匝数为100匝 电阻为0 5 线圈在匀强磁场中 以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动 穿过每匝线圈的磁通量 随时间的变化规律如图所示 由此可知发电机电动势瞬时值表达式为 A e 3 14sin t V B e 3 14cos t V C e 314sin100 t V D e 314cos100 t V 答案 D 考点二对描述交变电流的 四值 的比较和理解1 交变电流的瞬时值 最大值 有效值 平均值的比较 2 对交变电流有效值的理解 1 交变电流的有效值是根据电流的热效应 电流通过电阻生热 进行定义的 进行有效值计算时要紧扣电流通过电阻生热 或热功率 注意 三同 即 相同电阻 上 相同时间 内产生 相同热量 计算时 相同时间 至少要取1个周期的时间 或1个周期的整数倍时间 2 在交流电路中 电压表 电流表 功率表等电工仪表的示数均为交变电流的有效值 在没有具体说明的情况下 所给出的交变电流的电压 电流及电功率指的都是有效值 案例2 2009 福建理综 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示 已知发电机线圈内阻为5 0 现外接一只电阻为95 0 的灯泡 如图乙所示 则 A 电压表的示数为220VB 电路中的电流方向每秒钟改变50次C 灯泡实际消耗的功率为484WD 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24 2J 答案 D 即时巩固2 2010 广东理综 下图是某种正弦式交变电压的波形图 由图可确定该电压的 A 周期是0 01sB 最大值是311VC 有效值是220VD 表达式为u 220sin100 t V 答案 B C 案例3 如图所示 匀强磁场B 0 1T 所用矩形线圈的匝数N 100 边长ab 0 2m bc 0 5m 以角速度 100 rad s绕OO 轴匀速转动 当线圈平面通过中性面时开始计时 试求 1 线圈产生的感应电动势的峰值 2 线圈中感应电动势的瞬时值表达式 1 因线圈在匀强磁场中绕OO 轴匀速转动 所以Em NBS 又S ab bc 所以Em NB ab bc 100 0 1 0 2 0 5 100 V 314V 2 由于线圈平面通过中性面开始计时 所以交流电瞬时值表达式e Emsin t 314sin100 tV 答案 1 314V 2 314sin100 tV 3 200V 即时巩固3 如图所示 一个边长L 10cm 匝数N 100匝的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO 匀速转动 磁感应强度B 0 50T 角速度 10 rad s 外电路电阻R 4 0 线圈内阻r 1 0 1 求线圈转动的周期和感应电动势的最大值 2 写出线圈由图中所示位置开始计时的感应电动势的瞬时值表达式 3 求交流电压表的示数 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全