人教版高中物理选修3第1讲交变电流的产生和描述

第1讲交变电流的产生和描述,聚焦一个热点,抓住两个考点,备选视频展台,突破两个考向,随堂基础演练,1.交变电流、交变电流的图象2.正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值状元微博,1.正弦交变电流的产生及变化规律2.交变电流的图象,命题热点15交变电流的产生及变化规律1.命题专家评述2.阅卷老师叮咛3.高考佐证预测1预测2,第十章交变电流传感器备选多媒体展台1.交流电的概念2.正弦交变电流的产生3.变压器的结构和原理4.理想变压器输入电流及功率的研究5.用电高峰灯光为何变暗6.传感器的应用7.力传感器的工作原理8.传感器显示运动中两物体间的作用力和反作用力9.双金属片自动控温电熨斗,01抓住两个考点,【思维驱动】,关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，以下说法中正确的是()A线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C线圈在中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化率为零D线圈在与中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应电动势最大,01抓住两个考点,【知识存盘】,1交变电流(1)定义：_和_都随时间做周期性变化的电流(2)图象：如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电，如图(a)所示,大小,方向,01抓住两个考点,2正弦交流电的产生和图象(1)中性面中性面：与磁场方向垂直的平面中性面与峰值面的比较,B,01抓住两个考点,(2)产生：在匀强磁场里，线圈绕_方向的轴匀速转动.(3)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线如图(e)、(f)所示,垂直于磁场,掌握正弦交变电流电动势的几个表达形式.,【思维驱动】,01抓住两个考点,解析/显隐,01抓住两个考点,1周期和频率(1)周期(T)：交变电流完成_变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T2/.(2)频率(f)：交变电流在1s内完成周期性变化的_单位是赫兹(Hz)(3)周期和频率的关系：T1/f或f1/T.,【知识存盘】,一次周期性,次数,01抓住两个考点,2正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)(1)电动势e随时间变化的规律：e_.(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u_.(3)电流i随时间变化的规律：i_.其中等于线圈转动的_，Em_.3交变电流的瞬时值、峰值、有效值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数(2)峰值：交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值，也叫最大值(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：,Emsint,Umsint,Imsint,角速度,nBS,01抓住两个考点,本栏内容结束,交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，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,【典例1】(2012安徽卷,23)图甲所示是交流发电机模型示意图.在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO转动,由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO转动的金属圆环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路.图乙是线圈的主视图,导线ab和cd分别用它们的横截面来表示.已知ab长度为L1，bc长度为L2,线圈以恒定角速度逆时针转动.(只考虑单匝线圈)(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时,如图丙所示,试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；(3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热.(其它电阻均不计),02突破两个考向,审题导析1.注意此情况下感应电动势表达式的书写形式.2.求交流电产生的热量要使用交流电的有效值进行计算.,转解析,02突破两个考向,转原题,1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，穿过线圈平面的磁通量最大，而磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零(3)线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大(4)线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次，线圈转动一周，两次经过中性面，所以电流的方向改变两次,02突破两个考向,【借题发挥】,B,中性面,2对交变电流的“四值”的比较和理解,02突破两个考向,3.交变电流的瞬时值表达式当线圈平面转到中性面(与磁场垂直的平面)时开始计时，交流电的瞬时值表达式是:eEmsint，uUmsint，iImsint.当线圈平面转到与磁感线平行时开始计时，瞬时值表达式是:eEmcost，uUmcost，iImcost.4最大值：EmnBS，且Em与转轴的所在位置和线圈形状无关,02突破两个考向,注意：线圈转动的计时位置不同，瞬时值表达式的形式不同.,02突破两个考向,解析/显隐,注意：线圈转动的起始位置对表达式的影响.,审题导析1.理清线圈转动过程中某时刻所处位置与磁通量、磁通量的变化率、感应电动势、感应电流之间的大小关系.2.了解由交变电流图象可得到的物理量.,02突破两个考向,【典例2】(2011天津卷，4)在匀强磁场中，一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则()At0.005s时线框的磁通量变化率为零Bt0.01s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,解析/显隐,Em,T=1/f,02突破两个考向,【借题发挥】,正弦交变电流的e、u、i图象(如图所示)线圈在中性面位置时开始计时,由交变电流的图象可得出：(1)交变电流的周期和频率；(2)交变电流的最大值；(3)某一时刻对应的瞬时值,B,02突破两个考向,解析/显隐,本栏内容结束,命题专家评述考情分析2012年，在全国各地高考试卷中本讲内容共考5处，考查多以识记、理解和数学知识运用为主高考题型：多数为选择题，个别省份为计算题命题趋势2014年对本部分内容的考查仍将通过交变电流的图象、函数表达式考查交变电流的四值，选择题为主,03聚焦一个热点,阅卷老师叮咛易失分点(1)只考虑交流电的产生与规律而忽视了交流电路的结构(2)不知道计算与热效应有关的物理量时应用有效值应对策略解答交流电问题应注意交流电的“四值”在解答交流电问题时，除要注意电路结构外，还要：(1)掌握交变电流的瞬时值表达式，理解交变电流图象的物理意义(2)区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值.,03聚焦一个热点,03聚焦一个热点,高考佐证,电动势的最大值,100t=2ft=2t/T=t,解析/显隐,【预测1】如图所示是矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中产生的电压随时间变化的图象，则下列说法中正确的是().A交流电压的有效值为110VB交流电的频率为0.25HzC0.01s末线框平面平行于磁场，通过线框的磁通量变化最快D0.02s时通过线框的磁通量为零,03聚焦一个热点,审题视角线圈电压最大时，其感应