山东省冠县武训高级中学高三物理复习课件：10.1交变电流的产生和描述.pptVIP

10.1 交变电流的产生和描述 高三总复习 选修3-2 zxxk 一、交变电流的产生和变化规律 1交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电 流 其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流， 简称正弦式电流，如图(a)所示 2中性面 (1)定义：与磁场方向垂直的平面,是假想的一个参考面 穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势 为零 （2)特点 从导体棒切割磁感线角度看：此时线圈各边都不切割磁感 线，感应电动势为零，所以感应电流等于零 2中性面 线圈转动一周，两次经过中性面线圈每经过中性面一次 ，电流的方向就改变一次 Zxxk (3)线圈平面处于跟中性面垂直的位置即线圈平面平行于 磁感线时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，感应电动 势、感应电流均最大，电流方向不变 即：交变电流的方向在中性面的两侧是相反的 ab中产生的感应电动势为 3正弦式电流的产生和变化规律 N匝线圈:e=NBSsint. cd、ab两边产生的感应电动势大小相等，方向一致，单 匝线圈e=2eab=Blbclabsint=BSsint (1)产生：闭合线圈由中性面位置开始在匀强磁场中绕垂直于 磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间 而变化的函数是正弦函数 (2)规律 转动轴不一定要在中间，可推广到其它形状. 例：如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.1T，矩形线圈的匝数 N=100匝，边长ab=0.2m，bc=0.5m，转动角速度=100rad/s， 转轴在正中间.试求： (1)从图示位置开始计时，该线圈电动势的瞬时表达式； (2)当转轴移动至ab边(其他条件不变)，再求电动势的瞬时表达 式； (3)当线圈做成半径为r= 的圆形，再求电动势的瞬时表达 式. 根据e=Emsint=NBSsint 可以知(1)e=314cos100tV; (2)与(1)相同;(3)与(1)相同. 电流的变化规律是 ？ Zxxk 电路上的电压的变化规律？ 当外电路存在时 a bc d B R V A tUtiRu m wwsinImRsin= 二、描述交变电流的物理量 1、最大值（峰值）： Em 、m 、 Um 2瞬时值：反映某一时刻交变电流的大小和方向 从中性面开始 ImEm/(Rr)UmEmR/(Rr) 讨论电容器的击穿电压 二、描述交变电流的物理量 3有效值：根据电流的热效应来规定的 让交流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在 交流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流 是I、电压是U，I、U就叫做这个交流的有效值 对正(余)弦交流电有: 交流电表的读数 计算与电流的热效应有关的量(如功、功率、热量等) 电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值 保险丝的熔断电流为有效值 二、描述交变电流的物理量 4平均值: 交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值 计算通过电路截面的电荷量 4周期和频率：描述交变电流变化快慢的物理量 (1)周期：交变电流完成一次周期性变化的时间 (2)频率：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数 (3)周期和频率的关系 三、电电感在电电路中的作用 通直流电源时，灯泡亮些； 通交流电源时，灯泡暗些 交变电流是不断变化的，在电感线圈上产生自感电动 势，自感电动势是阻碍电流的变化的 1、现象 2、原因 表明电感对交变电流有阻碍作用 3感抗XL 电感对交变电流阻碍作用的大小叫做感抗.单位: 欧姆 电电感是“通直流、阻交流，通低频，阻高频”； 4、应用： （a）低频扼流圈：自感系数为几十亨，对低频交流电有较大阻 碍作用，对直流的阻碍作用较小 （b）高频扼流圈：自感系数为几毫亨，对低频交流电阻碍作 用较小，对高频交变电流阻碍作用很大 铁芯，匝数多 L大(几十亨) 通直流，阻交流 构造： 作用： 构造： 作用： 铁氧体芯，匝数少 L小(几毫亨) 通低频，阻高频 “滤波” 四、电电容在电电路中的作用 S接直流电源时，灯泡不亮 S接交流电源时，灯泡发光 2、结论： 1、现象 使用220V交流电源的电气设备和电子仪器，金属外壳和 电源之间都有良好的绝缘，但有时候用手触摸外壳仍会感到 “麻手”，用试电笔测试时，氖管发光。是因为电源相连的机 芯和金属外壳可以看作电容器的两个极板，电源中的交变电 流能够通过这个“电容器”。 +- 交变电流能够通过电容器 实例： 四、电电容在电电路中的作用 4电容器对交流有阻碍作用，容抗X：电容对交变电流 阻碍作用的大小叫做容抗. 电容是“通交流、隔直流，通高频，阻低频” 接交变电流时，自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝 缘电介质，只是在交变电压的作用下，电容器交替进行充、 放电，电路中就有了电流 3、注意： 1、在电子技术中，从某一装置输出的电流常常既有交流成分， 又有直流成分。如果只需要把交流成分输送到下一级装置，只 要在两级电路之间接入一个电容器（称做隔直电容器）就可以 了。电容器应并联还是串联接入电路？右图所示的接法对吗？ 为什么？ 后级输入 前级输出 电容器应串联接入电路，接法正确。电容器串联接入电路， 直流不能通过，交流可以通过电容器被输出到下一级装置。 2、如图所示，三个灯泡相同，而且耐压足够高，电源内阻忽略 当单刀双掷开关S接A时，三个灯亮度相同，那么S接B时( ) A三个灯亮度相同 B甲灯最亮，丙灯不亮 C甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮 D只有丙灯不亮，乙灯最亮 D 3、某同学在研究电电容、电电感对对恒定电电流以及交变电变电 流的影响 时时，采用了如图图所示的电电路，其中，L1、L2是两个完全相同的灯 泡，已知把开关置于3、4时时，电电路与交流电电源连连通，稳稳定后的 两个灯泡发发光亮度相同，则该则该 同学在如下操作过过程中能观观察到 的实验现实验现 象是( ) A当开关置于1、2时，稳定后L1、L2二个灯泡均发光，且亮度 相同 B当开关置于1、2时，稳定后L1、L2二个灯泡均发光，且L1比L2 亮 C当开关置于3、4时，稳定后，若只增加交变电流的频率，则 L1变暗，L2变亮 D在开关置于3、4的瞬间，L2立即发光，而L1亮度慢慢增大 CD 4、如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过 ab、cd中点的轴OO以角速度逆时针匀速转动若以线圈平 面与磁场夹角45时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a 流向b时电流方向为正则下图的四幅图中正确的是 ( ) D 5一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势e200 sin100t(V)，那么 ( ) A该交变电流的频率是50 Hz B当t0时，线圈平面恰好与中性面垂直 C当t s时，e有峰值 D该交变电流的电动势的有效值为200 V AC 6一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动 ，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列 说法正确的是 ( ) At0时刻，线圈平面与中性面垂直 Bt0.01 s时刻，的变化率最大 Ct0.02 s时刻，交流电动势达到最大 D该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示 B 7、图中图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的 交变电流与时间的变化关系若使这两种电流分别 通过两个完全相同的电阻，则经过1min的时间，两 电阻消耗的电功之比W甲W乙为_ 1:3 8、城市美化或者每逢节日，同学们往往能看到许多霓虹灯发 出鲜艳绚丽的灯光，将城市装扮得异彩纷呈，赏心悦目.频率 为50Hz的交变电流，其电压u=120 sintV，把它加在激发 电压、熄灯电压均为84V的霓虹灯的两端，求在半个周期内霓 虹灯点亮的时间. 9、一个电电阻为为r、边长为边长为 L的正方形线线圈abcd共匝，线线圈在磁 感应应强度为为B的匀强磁场场中绕绕垂直于磁感线线的轴轴OO以如图图所 示的角速度匀速转动转动 ，外电电路电电阻为为R. (1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向 (2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多 大？ (3)线圈平面与磁感线夹角为60时的感应电 动势为多大？ (4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不 计，线圈转一周，柴油机做多少功？ (5)从图示位置开始，线圈转过60的过程中 通过R的电量是多少？ (6)图中电流表和电压表的示数各是多少？ 10、某交流发电机有线圈100匝，以300转/分的转速匀速转 动，匀强磁场的磁感