高二物理《交流电》备课讲座课件必修二.ppt

交变电流 本章知识点及要求 本章可分为四个单元 第一单元 第一节和第二节 讲交流电的产生和描述 第二单元 第三节 讲交流电的特点 第三单元 第四节和第五节 讲变压器和电能的输送 1 正弦交流电产生的原因及其变化规律 瞬时值表达式 图象和表征交流电的物理量 瞬时值 有效值 最大值 2 对变压器原理的理解 解决远距离输送电中的线路损耗问题和提高输电效率的方法 1 本章重点 2 本章难点 1 交流电的有效值的理解和计算 2 区分瞬时值 最大值 有效值 平均值 3 理想变压器的动态分析问题 3 本章的特点 地位 这部分内容是电磁感应知识的应用和延伸 在解决交流电的产生过程 变压器的原理 远距离高压输电的过程等问题用到的规律都是前面已学过的知识 如 法拉第电磁感应定律 椤次定律 闭合电路的欧姆定律 焦耳定律等等 因此这部分的知识是前面众多物理规律的综合应用 另外 交流电与工农业生产和日常生活联系密切 这一章的知识点不是很多 在历年高考中频繁以选择题和填空题形式出现 重点是对正弦式电流产生及变化规律 正弦式电流图象 峰值与有效值 变压器原理 远距离输送等问题的考查 一般所占比例为高考命题的3 近年也有以综合性大题出现 主要是与力学和电学其他部分综合命题以考查学生综合运用知识的能力 4 近年高考对交变流电的考查特点 二 教学建议 一 正弦交流电的产生及其变化规律 表征交变电流的特征量 瞬时值 有效值 最大值 平均值 交变电流的图象 二 理想变压器问题 三 远距离输电的损耗问题 第一单元 正弦交流电的产生及描述 利用动画让学生判断线圈转动一周过程中磁通量的变化及产生的感应电流的方向 特别是四个特殊的位置 而且要求学生会推导感应电动势随时间的变化规律 最后总结规律 1正弦交流电的产生 交变电流的图象瞬时值表达式 方向 每经过一次中性面线圈中的电流方向就改变一次 线圈转一周两次经过中性面电流方向改变两次 瞬时值表达式 e nbswsin wt emsin wt 从中性面开始计时 或 emcos wt 从平行磁场开始计时 2003年普通高等学校招生全国统一考试理科综合能力测试 全国旧课程卷 2交变电流的图象 处在匀强磁场中的矩形线圈abcd 以恒定的角速度绕ab边转动 磁场方向平b行于纸面并与ab垂直 在t 0时刻 线圈平面与纸面重合 如图 线圈的cd边离开纸面向外运动 若规定由a b c d a方向的感应电流为正 则能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图线是 2005年普通高等学校招生全国统一考试理科综合 全国卷ii a b c d 3 表征交变电流的特征量 1 交流电的有效值是复习的难点 也是重点 因此必然是高考的热点 要求学生准确把握有效值的物理意义 反映交变电流产生的平均效果 热效应 但不是交变电流的平均值 交变电流的有效值体现了电能与内能的等效转换 下面是通过几典型的例子来计算有效值 明确上述交变电流的有效值与其相应的最大值间的关系式只适用于线圈在匀强磁场中相对做匀速转动时产生的正弦交变电流 产生正弦交变电流多种方法 实例 下列图中是某一非正弦交流电电流随时间变化的图像 这些交流电的有效值分别是 05北京 一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强磁场中 线框平面与磁场垂直 电阻为0 36 磁感应强度b随时间t的变化关系如图所示 则线框中感应电流的有效值为a 10 5ab 10 5ac 10 5ad 10 5a 6 2 区分瞬时值 最大值 有效值 平均值也是一个难点 通过具体例子让学生知道 计算线圈在某一位置受力情况时应采用瞬时值 计算通过某一截面电量时应采用平均值 计算有关热效应的问题时 如保险丝熔断等 就采用有效值 交流电表的计数是有效值 考虑电容器击穿电压时应采用最大值 有效值与平均值 如图所示 abcd是交流发电机的矩形线圈 ab 30cm bc 10cm 共50匝 它在b 0 8t的匀强磁场中绕中心轴oo 顺时针方向匀速转动 转速为480r min 线圈的总电阻为r 1 外电阻为r 3 试求 1 若线圈从图示位置开始计时 沿abcd流动的方向为正方向 画出交流电流的图象 2 线圈从图示位置转过1 4转的过程中 电阻r上产生的热量和通过导线截面的电量 3 电流表和电压表的读数 4 从图示位置转过180 过程中的平均感应电动势 第二单元 第三节 电感和电容对交变电流的影响 教学建议 1 感抗 教学引导学生复习 回忆已学过的电磁感应知识 进行讨论 由学生独立获得这部分知识 有利于培养能力 也有利于巩固原有的知识结构 通直流阻交流 通低频阻高频 2 交变电流通过电容 教学适当利用教材给出的模拟图 结合电容的充 放电加以说明 借此契机 进一步阐明电场的传播速率与电子定向移动速率的区别 隔直流通交流 通高频阻低频 3充分重视教材 旁批 启发学生解释生活现象 例如 用电器接地必要性 电感和电容对交变电流的影响 电感对交变电流的影响 感抗 电感对交变电流的阻碍作用的大小感抗大小 1 与电感线圈的自感系数有关 自感系数越大 感抗越大 2 与交变电流的频率有关 频率越大 感抗越大 低频扼流圈 1 作用 通直线 阻交流 2 对自感线圈的要求 自感系数较大 几十亨 直流电阻较小 高频扼流圈 1 作用 通低频 阻高频 2 要求 自感线圈的自感系数较小 几毫亨 电感对交变电流的影响 交变电流能通过电容器 交变电流能通过电容器 充电 放电 容抗 电容对交变电流的阻碍作用的大小容抗大小 1 与电容的电容量有关 电容量越大 容抗越小 2 与交变电流的频率有关 频率越大 容抗越小 电容对交变电流的影响 电容是 通交流 隔直流通高频 阻低频 电容对交变电流的影响 隔直电容 思考与练习 高频旁路电容 思考与练习 实践与应用 理想变压器的考查要求是ii 而且只要求讨论单相变压器 历年来是考查的重点 主要是对理想变压器的原理 互感现象 的理解 基本关系的推导和规律 理想变压器的理想化条件一般指的是 忽略原 副线圈内阻上的分压 忽略原 副线圈磁通量的差别 忽略变压器自身的能量损耗 根据法拉第电磁感应定律 若忽略原 副线圈内阻 若忽略漏磁 在此基础上再忽略变压器自身的能量损失p1 p2 第三单元 第四节和第五节 变压器和电能的输送 理想变压器的基本关系 输入功率 输出功率p入 p出 电压跟匝数成正比 u1 u2 n1 n2 一原一副 一原几副 电流跟匝数成反比 i1 i2 n2 n1 u1 u2 n1 n2u1 u3 n1 n3 p1 p2 p3i1n1 i2n2 i3n3 2001年普通高等学校招生全国统一考试物理 全国卷 6 在绕制变压器时 某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁心的左右两个臂上 当通以交变电流时 每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈 另一半通过中间的臂 已知线圈1 2的匝数之比n1 n2 2 1 在不接负载的情况下 a 当线圈1输入电压220v时 线圈2输出电压为110vb 当线圈1输入电压220v时 线圈2输出电压为55vc 当线圈2输入电压110v时 线圈1输出电压为220vd 当线圈2输入电压110v时 线圈1输出电压为110v 图21 8 2 理想变压器的动态分析问题 u1由电源决定 u2由电源和匝数比决定与负载无关 i1和i2随负载变化 p入随p出的增加而增加 7 如图38所示 设变压器为理想变压器 并保持输入电压 不变 为串联在原线圈的灯泡 1 2 3为副线圈的负载 当滑动变阻器 的滑片向上移动时 则 1灯亮度不变 2灯亮度减弱 3灯亮度减弱 灯亮度增加 几种常见的变压器 自耦变压器 电压互感器 电流互感器 8 05广东 钳形电流表的外形和结构如图4 a 所示 图4 a 中电流表的读数为1 2a 图4 b 中用同一电缆线绕了3匝 则 这种电流表能测直流电流 图4 b 的读数为 这种电流表能测交流电流 图4 b 的读数为0 4a 这种电流表能测交流电流 图4 b 的读数为3 6a 这种电流表既能测直流电流 又能测交流电流 图4 b 的读数为3 6a 3 理想变压器实际应用 1997年普通高等学校招生全国统一考试物理 全国卷 某理想变压器 其输入端接在电动势为e 内阻为r的交流电源上 而输出端接电阻为r的负载时 r上可获得最大功率 求 1 这时输入电流为多大 负载上的最大功率为多少 2 负载获得最大功率时 变压器的原 副线圈的电压各是多少 3 变压器的匝数比为多少 学生习惯研究闭合电路最大输出功率问题 往往忽略理想变压器输入功率等于输出功率的信息 变压器等效电阻不易想到 4 理想变压器与电路的综合应用 理清三个回路 抓住两个联系 升压 降压变压器的基本关系 掌握一个能量守恒定律 远距离输电的损耗问题 它是理想变压器的实际应用 重在理解远距离输电减小损耗的方法和高压输电的优点并掌握有关计算 对这类问题要求学生在画出电路图的基础上 某发电机输出功率p 100千瓦 发电机端电压u 1000伏 向远距离输电的输电线总电阻r 8欧 现要求输电损耗为5 用户得到的电压恰好为220伏 则 画