物理-2015届高考物理一轮复习专题课件：13 专题1《交变电流的产生和描述电感和电容对交变电流的作用》

第十三章 交变电流 电磁场和电磁波,高考考纲展示,专题一交变电流的产生和描述电感和电容对交变电流的作用,知识自主梳理,一、交变电流的产生、中性面和正弦交流电表达式1.产生匀强磁场中，绕 于磁场方向的轴匀速转动的线圈产生正弦交变电流2.中性面(1)位置：线圈平面与磁感线 ，磁通量 的位置(2)电动势和电流：线圈位置处于中性面时，感应电动势和感应电流都 (3)特点：线圈经过中性面时，电流 发生改变线圈每转一周，电流方向改变 ,垂直,垂直,最大,为零,方向,两次,3.正弦交流电的表达式：(1)i ；(2)u ；(3)e 。,Imsint,Umsint,Emsint,重点辨析对于交变电流，(1)若从中性面计时，iImsint；(2)若从最大值开始计时(即线圈平面垂直于中性面)，iImcost；(3)若从任意位置开始计时，iImsin(t)(为线圈平面和中性面的夹角),二、表征交变电流的物理量1最大值：Em .2有效值：(1)根据电流的 来定义(2)正弦交流电的有效值I ，U ，E 。,NBS,热效应,3周期和频率：描述交变电流 的物理量(1)周期：完成一次 所需要的时间(2)频率：1s内完成周期性变化的次数，频率和周期的关系是 或 .三、电感和电容对交变电流的作用1电感：通直流， ；通低频， 2电容：通交流， ；通高频， .,变化快慢,周期性变化,阻交流,隔直流,阻高频,阻低频,方法规律归纳,一、交变电流的“四值”的理解1交变电流的瞬时值、峰值、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(或热功率)进行计算注意“三同”：即“相同电阻”上，“相同时间”内产生“相同热量”(2)讨论有效值时，一般取一个周期的时间进行计算(3)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(4)非正弦式交变电流的有效值，应按有效值的定义计算,二、正弦交流电的变化规律和图象的应用1正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时),2.应用交流电变化规律应注意的问题(1)最大值Em(及Um、Im)与线圈的匝数，线圈的面积，磁场的磁感应强度及线圈转动的角速度有关，关系式为EmNBS.(2)正弦交变电流的变化规律与线圈的几何形状无关，转动轴要和磁感线垂直,(3)当线圈处于中性面位置，线圈平面跟磁感线垂直该时刻穿过线圈的磁通量最大，而感应电动势为零，因为这时穿过线圈磁通量的变化率为零，线圈每经过一次中性面，交流电的电流方向就改变一次,3根据图象可以确定(如右图所示)的量：(1)电流最大值Im；(2)周期T和频率f；(3)不同时刻交流电的瞬时值；(4)线圈处于中性面和最大值对应的时刻；(5)任意时刻线圈的位置和磁场的夹角,一、电阻、感抗和容抗的对比,请在掌握的“规律方法”后打“”1交流电的最大值EmNBSNm ()2从中性面开始计时，eEmsint；从垂直中性面开始计时，eEmcost.线圈每转动一圈，感应电流的方向改变2次 (),5常用有效值计算交流电路中的电荷量()6不能将电路知识、力学知识和交流电知识结合起来，分析讨论综合问题(),真题典例探究,题型1求交流电的有效值【例1】如下图所示表示交变电流的电流随时间变化的图象，此交变电流的有效值是()A5 AB5AC3.5 A D2.5A,【解析】(1)是否所有交变电流的有效值均为最大值的？答 只有正(余)弦式交变电流的有效值是最大值的，其他情况的交变电流不满足此关系(2)矩形波的交变电流正、负幅值相等时与正、负幅值不相等时，有效值与幅值的关系有什么区别？答矩形波的交变电流，当正、负幅值相等时，其有效值等于幅值，相当于电流的大小不变而只有方向的变化；当正、负幅值不相等时，其有效值不等于幅值，应用电流的热效应求有效值,【答案】B,【备选例题1】如下图表示一交流电随时间而变化的图象，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为Im；电流的负值的强度为Im，则该交变电流的有效值为多少？,题型2交流电图象的应用【例2】如下图所示，为某交变电动势随时间变化的图象，从图象中可知交变电动势的峰值为_V，周期T是_s，交变电动势变化最快的时刻是_，穿过产生此电动势的线圈的磁通量变化最快的时刻是_，若此交流线圈共100匝，则穿过此线圈的最大磁通量是_Wb.,【解析】(1)由图象可以直接读出的物理量有哪些？答最大值和周期Em310V，T2102s.(2)图象上斜率表示什么物理意义？答电动势的变化率，即电动势变化的快慢(3)哪些时刻电动势变化最快？答1102s,2102s,3102s,4102s,5102s.可写为 (n1,2,3),(4)磁通量变化最快时，电动势是最大还是最小？答最大(5)由图可看出，哪些时刻磁通量变化最快？答0.5102s,1.5102s,2.5102s.可写为T(n0,1,2，)(6)电动势的最大值如何表示？与最大磁通量mBS有什么关系？答EmNBS，故mBS (7)最大磁通量为多大？答m1102Wb,【方法归纳】交变电流图象的应用主要有：(1)由图象可判断不同时刻线圈平面与磁场的关系；由图象可直接读出交流电的峰值；由图象可求时间t和线圈转过的角度t.(2)已知磁通量随时间的变化关系图象可以画出感应电动势随时间变化的关系图象，它们常是互余的，因此利用这一关系去分析交流电的问题，可使问题简化,【备选例题2】如右图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的w匀强磁场中，线圈轴线OO，与磁场边界重合线圈按图示方向匀速转动若从图示位置开始计时，并规定电流方向沿abcda为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是下列选项中的(),【解析】t0时线圈磁通量最大，磁通量的变化率最小，所以感应电动势、感应电流最小根据楞次定律可以判断，t0时刻开始线圈中磁通量变小，产生的感应电流i为负向，电流变大，C、D错经过1/4周期后，dc切割磁感线，电流方向为负，电路中有持续负方向的电流，A对，B错【答案】A,题型3带电粒子在交变电场中运动【例3】如右图是示波管的示意图竖直偏转电极的极板长l4cm，板间距离d1cm，板右端距荧光屏L18cm.(水平偏转电极上不加电压，没有画出)电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是1.6107m/s.电子的电荷量e1.601019C，质量m0.911030kg.若在偏转电极上加u220sin100tV的交变电压，在荧光屏的竖直坐标轴上能观测到多长的线段？,(5)在荧光屏上可观测到多长的线段？答y2y10cm【答案】10cm,【方法归纳】题中给出某种现象，解题时首先要把产生该现象的原因分析清楚，知道了为什么产生该现象，求解就容易了各种物理现象都是在一定条件下发生的，如本题中电子能否穿越极板，决定于电压高低这一条件把不熟悉的情景转化为熟悉的物理模型是解题的突破口，如本题中要分析题中所给数据，把电子穿越的时间同电场变化周期作比较，从而把单个电子穿越极板时加有交变电压的情景，转化为加有恒定电压的情景,【备选例题3】真空中速度为v6.4107m/s的电子束连续地射入两平行极板之间，如下图所示，极板长度为L8102m，间距为d5103m.两极板不带电时电子束将沿两极板之间的中线通过，