高考物理总复习课件人教版高中物理选修三《交变电流的产生及描述》专题讲解ppt课件

1理解交变电流以及描述交变电流的几个基本概念、变压器的原理，包括它们的含义、前因后果、适用条件和范围，以及相关知识之间的区别和联系会用文字和数学公式表达交变电流的瞬时值、最大值、平均值、有效值、变压器的电压比和电流比，并能够熟练地运用它们解决有关现象和问题,2能够根据已知的电磁学知识和题目给定的条件，提取、归纳相关信息，运用数学公式或图象进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断譬如运用变压器原理和电路知识处理远距离输电的能量损耗问题，不仅可以培养学生的推理能力，还能够培养学生运用数学知识处理物理问题的能力 3能够结合电磁感应与电路规律跟交变电流和变压器知识进行综合应用,在2011年高考的复习中，既要注意本章知识的特点(如周期性、最大值和有效值等)，还要注意本章知识与电磁感应定律的联系；另外，电力技术、电子技术是社会生产的重要支柱，所以本章知识与生产、生活联系密切，复习时一定要注意理论与实际的结合,第一单元 交变电流的产生及描述,1交变电流：大小和 都随时间作 的电流 2正弦交变电流的产生：将线圈置于匀 并绕垂直于磁感线的轴 ，线圈中就会产生正(余)弦交变电流,方向,周期性变化,强磁场中,匀速转动,3中性面 (1)定义：与磁场方向 的平面 (2)特点 线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量 ，磁通量的变化率为 ，感应电动势为 线圈转动一周， 经过中性面，线圈每经过 一次，电流的方向就改变一次,垂直,最大,零,零,两次,中性面,4正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) (1)电动势(e)：e (2)电压(u)：u (3)电流(i)：i,Emsint,Umsint,Imsint,特别提醒：若线圈有N匝，线圈的面积为S，线圈的角速度为，则EmNBS.,1瞬时值：反映 交变电流的大小和方向 2有效值：是根据电流的 来规定的，即在同一时间，跟某一交流电使同一电阻产生 热量的直流电的数值,某一时刻,热效应,相等,正弦交流电的有效值与峰值之间的关系：Um U，Im I，Em E.,3周期和频率：描述交变电流变化 的物理量 (1)周期：完成 变化所需的时间 (2)频率：在1 s内完成周期性变化的,快慢,一次周期性,次数,(1)线圈经过中性面时电流方向改变，在一个周期内，电流方向改变两次 (2)感应电动势的最大值EmnBS，Em仅由n、B、S、 四个物理量决定，与转轴的具体位置和线圈形状无关,在进行交变电流相关的计算时，一定要注意题中具体应用的是什么物理量，根据上述的适用情况恰当的选择“四值”,1交变电流的有效值是根据电流的热效应进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热进行计算注意“三同”：“相同电阻”上、“相同时间”内、产生“相同热量”计算时“相同时间”一般取一个周期的时间,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，所给出的交流电的电压、电流及电功率指的都是有效值 3非正弦交变电流的有效值，应按有效值的定义计算 4几种典型交变电流的有效值,5电阻、感抗、容抗的区别,【例1】 如图1所示，边长为l的正方形线圈abcd的匝数为n，ad边的中点和bc边的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B，线圈与外电阻R构成闭合电路，整个线圈的电阻为r.现在让线圈以OO连线为轴，以角速度匀速转动，从图示时刻开始计时，求：,解析：线圈绕一垂直于磁场方向的轴匀速转动产生交流电注意本题是从中性面开始计时，且线圈中有一半有磁场，ab边(或cd边)不是都在切割磁感线运动,图2,高分通道 只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，若线圈从垂直中性面位置开始计时，则电流的瞬时值表达式为余弦形式,变式1：(2008年宁夏卷)如图3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列四幅图中正确的是( ),解析：确定感应电流的变化图象，应从三个方面分析：(1)感应电流的方向，(2)感应电流的大小，(3)感应电流大小的变化趋势，从而排除错误选项，确定正确选项 短形线圈绕垂直于匀强磁场的转轴匀速转动产生正弦式交变电流，在开始计时(t0)时线圈达图乙所示的位置，据右手定则判断电流为负方向，首先排除A、B选项,答案：D,【例2】 如图4所示为一交变电流的电流图象，求该电流的有效值 解析：交流电的有效值的意义是：任意一段时间内，交变电流i通过R产生的热量与恒定电流I通过同一电阻R产生的热量相等，则I称为i的有效值,变式2：两个完全相同的电热器，分别通过如图5甲、乙所示的电流峰值相等的方波交变电流和正弦式交变电流，则这两个电热器的电功率之比是多少？,答案：21,【例3】 (2009年福建卷)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6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V的示数为220 V B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484 W D发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J,灯泡实际消耗的功率为P灯I2R2.2295.0 W495.8 W，故选项C错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为QI2rt2.225.01 J24.2 J，选项D对 答案：D,高分通道 (1)中性面是交流电产生过程中的重要位置，由中性面开始计时和其他位置开始计时计算交流电表达式不同 (2)交流电路中，电流表、电压表测量的都是交流电的有效值 (3)交流电路中，欧姆定律、焦耳定律同样适用 (4)感应电动势的最大值EmNBS，求解时不要忘记线圈的匝数N.,1如图8所示的交流电的电流随时间而变化的图象，此交变电流的有效值是 ( ),答案：B,2(2008年广东卷)小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图9所示，此线圈与一个R10 的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是 ( ),答案：C,3一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10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该线圈相应产生的交流电动势的图象如图10乙所示,答案：B,答案：AB,A线圈中的电流最大 B穿过线圈的磁通量为零 C线圈所受的安培力为零 D穿过线圈磁通量的变化率最大,答案：C,6一面积S为100 cm2的矩形线圈共100匝，总电阻为10 ，以中心轴从中性面起逆时针匀速转动，电动势随时间变化规律如图12所示，求：,(1)交流电动势的最大值和有效值是多少？ (2)周期、频率、角频率是多少？ (3)匀强磁场的磁感应强度B多大？ (