高三交表电流描述变压器复习教案

1、 总课题交变电流课时课题交变电流的产生和描述课型复习课三维目标（一）知识与技能1使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。2掌握交变电流的变化规律及表示方法。3理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。（二）过程与方法1掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。2培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。3培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。（三）情感、态度与价值观通过实验观察，激发学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知识解决物理问题的重要性教学重点1交变电流产生的物理过程的分析。2描述交变电流的物理量分析，会计算交表电流的有效值。教学

2、难点交变电流的认识以及交变电流的有效值计算。学法指导构建模型法、合作探究、精讲精练、演算法教学准备教学设想教 学 过 程 师 生 互 动补充内容或错题订正第一课时一、考点扫描，基本概念（一）知识整合1交变电流： 和 都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电交变电流的图象如图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2正弦交流电的产生：在匀强磁场里，线圈绕 磁场方向的轴匀速转动 中性面：与磁场方向 的平面 中性面与峰值面的比较：比较项中性面峰值面位置线圈平面与磁场方向 线圈平面与磁场方向 磁通量 零磁通量的变化率0 感应电动势0 电流方向 3正弦交变电流

3、的函数表达式、描述交变电流的物理量： 周期和频率：交变电流完成一次周期性变化（线圈转一周）所需的时间叫做周期，T = ，单位是秒（s）；交变电流在1 s内完成周期性变化的次数叫做频率，f = ，单位是赫兹（Hz） 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）： 电动势e随时间变化的规律 e = Emsint 负载两端的电压u随时间变化的规律 u = Umsint 电流i随时间变化的规律i = Imsint其中等于线圈转动的角速度，Em = nBS4交变电流的瞬时值、峰值、有效值： 瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数 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

4、最大值 有效值：跟交变电流的 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：E = Em，U = Um，I = Im5电感和电容对交变电流的影响： 电感对交变电流的阻碍作用：电感线圈对交变电流有 作用，电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗表示，线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，阻碍作用越大，感抗也就越大 电容器对交变电流的阻碍作用：交变电流能够“通过”电容器，电容器对交变电流有 作用，电容器对交变电流的阻碍作用用容抗表示电容器的电容越大电容器对交变电流的阻碍作用就越小，也就是说，电容器的容抗就越小，电容器在交流电路中起的作用是通 ，隔 ，通_、阻 二思考与练

5、习 思维启动 1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2一个单匝矩形线框的面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n转/秒，则 （ ）A线框交变电动势的最大值为nBSB线框交变电动势的有效值为nBSC从开始转动经过1/4周期，线框中的平均感应电动势为2nBSD感应电动势瞬时值为e = 2nBSsin2nt3如图所

6、示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯1变亮，灯2变暗，灯3不变，则M、N、L中所接元件可能是 （ ）AM为电阻，N为电容器，L为电感线圈 BM为电感线圈，N为电容器，L为电阻CM为电容器，N为电感线圈，L为电阻 DM为电阻，N为电感线圈，L为电容器第二课时三考点分类探讨 典型问题考点1正弦交变电流的产生及变化规律【例1】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

7、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） 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； 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； 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）【变式跟踪1】如图所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面

8、积为S，线圈导线的总电阻为Rt = 0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在向纸面外转动则 （ ）A线圈中电流t时刻瞬时值表达式为I = (BS/R) costB线圈中电流的有效值为I = BS/RC线圈中电流的有效值为I = BS/2RD线圈中消耗的电功率为P = (BS)2/2R考点2交变电流的图象【例2】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 （ ）At = 0.005 s时线框的磁通量变化率为零Bt = 0.01 s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311 VD线框产生的交变电动势频率为100 Hz【变式

9、跟踪2】矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是 （ ）A交流电压的有效值为36 VB交流电压的最大值为36 V，频率为0.25 HzC2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大D1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快四考题再练 1某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为，磁场均沿半径方向匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab = cd = l、bc = ad = 2l线圈以角速度绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B，方

10、向始终与两边的运动方向垂直线圈的总电阻为r，外接电阻为R求： 线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em； 线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F； 外接电阻上电流的有效值I【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110 VB交流电的频率为0.25 HzC0.01 s末线框平面平行于磁场，通过线框的磁通量变化最快D0.02 s时通过线框的磁通量为零2【2013·江苏】如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P 处于图示位置时，灯泡 L 能发光要使灯泡变亮，可以采取的方法有 （ ）

11、A向下滑动PB增大交流电源的电压C增大交流电源的频率D减小电容器C 的电容uRLC123u/V0-36t/10-2s乙36甲【预测2】如图甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=6：1，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中L为电感线圈、C为电容器、R为定值电阻当原线圈两端接有如图乙所示的交流电时，三只灯泡都能发光如果加在原线圈两端的交流电的最大值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交流电的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是 （ ）A副线圈两端的电压有效值均为216V B副线圈两端的电压有效值均为6VC灯泡变亮 D灯泡变亮第三课时五课堂演练 自我提升

12、 1如图所示为一小型交流发电机模型的矩形线圈在匀强磁场中绕中心轴以较小的角速度转动，并通过两滑环与电刷和电流表相连，在实验中可看到（ ）A线圈转动一周，电流表指针将左右摆动B线圈平面转到与磁感线相垂直时，电流表的指针偏转最大C线圈平面转到与磁感线平行时，电流表的指针偏转最大D线圈转动时，电流表的指针只向一个方向偏转，不会左右摆动2如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO 以角速度匀速转动，线圈的面积为S、匝数为n、线圈总电阻为r，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表在t = 0时刻，线圈平

13、面与磁场方向平行，则下列说法正确的是 （ ）A交流发电机产生的电动势的最大值Em = BSB交流电压表的示数为nRBS/2(R + r)C线圈从t = 0时刻开始转过90°的过程中，通过电阻的电荷量为nBS/2(R + r)D线圈从t = 0时刻开始转过90°的过程中，电阻产生的热量为2n2RB2S2/ (R + r)3某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的交变电流现在该发电机出现了故障，转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半，则它产生的交变电动势随时间变化的图象是 （ ）4如图甲所示，将阻值为R = 5 的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时

14、间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小对此，下列说法正确的是（ ）A电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u = 2.5sin(200t) VB电阻R消耗的电功率为1.25 WC如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1 AD这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为1/ 5如图所示，匀强磁场的磁感应强度B = 0.5 T，边长L = 10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r = 1 ，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO 匀速转动，角速度 = 2 rad/s，外电路电阻R = 4 .求： 转动过程中感应电动

15、势的最大值； 由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过60°角时的瞬时感应电动势； 由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势； 交流电压表的示数课后反思：总课题交变电流课时课题变压器 远距离输电课型复习课三维目标（一）知识与技能1知道变压器的构造，了解变压器的工作原理。2理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。（二）过程与方法在探究变压比和匝数比的关系中培养学生运用物理理想化模型分析问题、解决问题的能力。（三）情感、态度与价值观1使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的。2培养学生实事求是的科学态度。教学重点探究变压比和匝数比的关系教学难点

16、探究变压比和匝数比的关系。学法指导构建模型法、合作探究、精讲精练、演算法教 学 过 程 师 生 互 动补充内容或错题订正第4课时 一、理想变压器原、副线圈基本量的关系基本关系功率关系P入P出电压关系，与负载情况、副线圈个数的多少无关电流关系只有一个副线圈时，；多个副线圈时，由输入功率和输出功率相等确定电流关系频率关系原、副线圈中交流电的频率相等制约关系电压副线圈的电压U2由原线圈的电压U1和匝数比决定功率原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定电流原线圈的电流I1由副线圈的电流I2和匝数比决定【例1】图3(a)左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R55 ，、为理想电流表和

17、理想电压表，若原线圈接入如图3(b)所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V，下列表述正确的是() 图3A电流表的示数为2 AB原、副线圈匝数比为12C电压表的示数为电压的有效值D原线圈中交变电压的频率为100 Hz规范思维二、变压器的动态分析问题此类问题大致有两种情况：一是负载电阻不变，原、副线圈的电压(U1、U2)、电流(I1、I2)、输入功率、输出功率随匝数比变化而变化的情况；另一类是匝数比不变，上述各物理量随负载电阻变化而变化的情况根据题意分清变量与不变量，要明确变量之间的相互制约关系，这是处理此类问题的关键动态分析问题的思路程序可表示为：【例2】 如图4所示，T为理想变压器，副线

18、圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当开关S闭合时()图4A交流电压表V2和V3的示数一定都变小B交流电压表V3的示数变小C交流电流表A1、A2和A3的示数一定变大D只有A1的示数变大规范思维第5课时三、输电电路的基本分析1如图5所示，发电站的输出电功率为P，输出电压为U，用户得到的电功率为P，电压为U，则输电电流为I.2输电导线损失的电压：U线UUIR线3输电导线上损失的电功率PPPI2R线()2R线.4减少电能损失的基本途径：根据公式PI2R线()2R线可知有两个基本途径：减小输电线电阻，如加大输电导线的横截面积，采用电阻率小的材料等；高压输电，在输送功率一定

19、的条件下，提高电压，减小输送电流【例3】某水电站，用总电阻为2.5 的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3×106 kW，现用500 kV的电压输电，则下列说法正确的是()A输电线上输送的电流大小为2.0×105 AB输电线上由电阻造成的电压损失为15 kVC若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kWD输电线上损失的功率为PU2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻规范思维四、远距离高压输电问题的分析1远距离高压输电的几个基本关系(以图6为例)图6(1)功率关系P1P2，P3P4，P2P线P3(2)电压、电流关系，U2U线U3I2I

20、3I线(3)输电电流：I线(4)输电导线上损失的电功率P线U线I线IR线()2R线2关于远距离输电问题的处理思路常见问题有两类：一类是按发电机升压输电线降压用电器的顺序分析或按用电器到发电机的顺序分析；还有一类常见的是从中间突破的题目，即由输电线上的功率损失求出输电线上的电流，也就是流过升压变压器副线圈和降压变压器原线圈的电流，再由理想变压器的工作原理推断发电和用电的问题【例4】 某小型发电站的发电机输出交流电压为500 V，输出电功率为50 kW，如果用电阻为3 的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如，要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升

21、压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220 V供用户使用，不考虑变压器的能量损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？规范思维 针对训练某小型水电站的电能输送示意图如图7所示，发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则()图7A.>B.<C升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率第6课时【基础演练】1如图8所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为101.原线圈接电压u220sin

22、100t V的交流电源，副线圈接两个阻值均为R22 的负载电阻，电表均为理想电表则下述结论中正确的是()A开关S断开时，电流表A的示数为0.1 AB开关S断开时，电压表V的示数为11 VC开关S闭合时，电流表A的示数为0.05 AD开关S闭合时，电压表V的示数为22 V2为保证用户电压稳定在220 V，变电所需适时进行调压，图9甲为调压变压器示意图保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示以下正确的是() 甲乙Au1190sin (50t) VBu2190sin (100t) VC为使用户电压稳定在220 V，应将P适当下移D为使用户电压稳定在220 V，应将P适当上移3在如图10所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有()A升压变压器的输出电压增大B降压变压器的输出电压增大C输电线上损耗的功率增大D输电线上损耗的功率占总功率的比例增大4(2010·山东潍坊一模)如图11所示，电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器R的滑动触头，原线圈两端接电压有效值恒定的交变电流，则能使原线圈的输入功率变大的是()A保持P的位置不变，S由b切换到aB保持P的位