物理一輪復(fù)習(xí)課件10.1交變電流1

1、1.交變電流的知識在高考題中常以選擇題的形式出現(xiàn)。 2.命題可能較大的知識點有交變電流的規(guī)律，有效值的定義和應(yīng)用，變壓器的電壓比和電流比及輸入功率和輸出功率的求解，和交變電流的圖象有關(guān)的題目可能性最大。 3.交變電流與電學(xué)其他知識、力學(xué)知識相聯(lián)系的考查，特別應(yīng)注意帶電粒子在交變電場中的運動問題。 4.發(fā)電和電能的輸送是與實際相結(jié)合的內(nèi)容，成為綜合問題考查的可能。 5.傳感器是新課標新添內(nèi)容，考題很可能與力學(xué)、電磁學(xué)等知識綜合，多以選擇、電路連接為主，也會結(jié)合實驗題進行考查。,第十章 交變電流 傳感器,1.本章內(nèi)容實際上是電磁感應(yīng)現(xiàn)象研究的繼續(xù)，是楞次定律及法拉第電磁感應(yīng)定律的具體應(yīng)用。其知識特

2、點是需要了解識記的基本概念較多，但重點內(nèi)容突出，主要圍繞交變電流的產(chǎn)生、變化規(guī)律及表征交變電流的物理量這一中心展開，在此基礎(chǔ)上研究了變壓器的工作原理和遠距離輸電。另外，簡單介紹了電感、電容對交變電流的影響。 2.本章知識的另一個特點是與科學(xué)、技術(shù)、社會聯(lián)系密切，輸電工程又是屬于知識密集型工程，在學(xué)習(xí)的過程中，要注意理論聯(lián)系實際，要善于知識的遷移、綜合和應(yīng)用。,名師支招： (1)線圈經(jīng)過中性面時電流方向改變，在一個周期內(nèi)，電流方向改變兩次。 (2)感應(yīng)電動勢的最大值Em=nBS，Em僅由n、B、S、四個物理量決定，與轉(zhuǎn)軸的具體位置和線圈形狀無關(guān)。,要點一 中性面與峰值面的比較,學(xué)案1 交 變 電

3、 流,要點二 描述交變電流“四值”的比較,名師支招： 在進行交變電流相關(guān)的計算時，一定要注意題中具體應(yīng)用的是什么物理量，根據(jù)上述的適用情況恰當?shù)倪x擇“四值”。,1.交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)進行定義的，所以進行有效值計算時，要緊扣電流通過電阻生熱進行計算。注意“三同”；“相同電阻”上、“相同時間”內(nèi)、產(chǎn)生“相同熱量”。計算時“相同時間”一般取一個周期的時間。 2.在交流電路中，電壓表、電流表、功率表等電工儀表的示數(shù)均為交變電流的有效值。在沒有具體說明的情況下，所給出的交流電的電壓、電流及電功率指的都是有效值。 3.非正弦交變電流的有效值，應(yīng)按有效值的定義計算。,要點三 對交變電流有效值

4、的理解,4.幾種典型交變電流的有效值,例如,上表中非對稱性交變電流有效值的計算要根據(jù)“三同”列方程(在一個周期內(nèi)) ,所以 。,名師支招： (1)計算有效值時要注意根據(jù)電流的熱效應(yīng)，把握住“三同”；“相同時間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”列式求解。 (2)利用兩類公式Q=I2Rt和 可分別求得電流有效值和電壓有效值。 (3)若圖象部分是正弦(或余弦)交流電，其中的 和 周期部分可直接應(yīng)用 的關(guān)系。,【例1】如圖10-1-3所示，邊長為l的正方形線框 abcd的匝數(shù)為n，ad邊的中點和bc邊的中點的 連線OO恰好位于勻強磁場的邊界上，磁 感應(yīng)強度為B，線圈與外電阻R構(gòu)成閉合電 路，整個線圈的

5、電阻為r?，F(xiàn)在讓線框以 OO連線為軸，以角速度勻速轉(zhuǎn)動，從 圖示時刻開始計時，求： (1)閉合電路中電流瞬時值的表達式； (2)當 時，電阻R兩端的電壓值。,熱點一 交變電流的產(chǎn)生,圖10-1-3,【答案】,【解析】(1)沿OO方向看去，磁場分布的側(cè)視圖如圖10-1-4所示。 由圖可知，線圈轉(zhuǎn)動時只有一條邊切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，在t 時刻線圈的電動勢為 e=nBlv=nBlvsint 其中 解得 e= nBl2sint 據(jù)閉合電路歐姆定律可知，閉合電路中的電流為 (2)由電流瞬時值表達式知， 時，流過電阻的電流為 由部分電路歐姆定律知， 時，電阻兩端電壓為 。,圖10-1-4,【名師支招

6、】(1)只有具體推導(dǎo)，才能得出正確的瞬時值表達式，解析本題時，若不具體推導(dǎo)，只憑記憶Em=nBS，寫出瞬時值表達式，就剛好掉入出題者設(shè)計的陷阱。 (2)閉合電路歐姆定律及部分電路歐姆定律對交變電流也是適用的。 (3)寫瞬時值表達式時，必須注意在t=0時刻，感應(yīng)電動勢(或電流)的值是否為零，只有從線圈垂直于勻強磁場(位于中性面)時刻開始計時時，交變電流的瞬時值表達式才是正弦函數(shù)式。,1,如圖10-1-5(a)所示，一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中，并繞過ab、cd中點的軸OO以角速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動。若以線圈平面與磁場夾角=45時(如圖10-1-5(b)為計時起點，并規(guī)定當電流自a流向b時電流方

7、向為正。則下列四幅圖中正確的是 ( ),圖10-1-5,D,【例2】如圖10-1-6所示是一交流電壓隨時間變化 的圖象，此交流電壓的有效值等于_。,熱點二 交變電流有效值的計算,【解析】如圖10-1-6所示給出的是一方波交 流電，周期為0.3，前 時間內(nèi)1 100V，后 時間內(nèi)2-50。設(shè) 該交流電壓的有效值為，根據(jù)有效值的定 義，有 代入已知數(shù)據(jù)，解得 ,圖10-1-6,【名師支招】公式 和 只適用于正弦式交變電流，對于非正弦式交變電流的有效值，據(jù)有效值的定義求解。,2,【答案】,多數(shù)同學(xué)家里都有調(diào)光臺燈、調(diào)速電風(fēng)扇，過去是用變壓器來實現(xiàn)的，缺點是成本高、體積大、效率低，且不能任意調(diào)節(jié)燈的亮

8、度或電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)在的調(diào)光燈、調(diào)速風(fēng)扇是用可控硅電子元件來實現(xiàn)的，如圖10-1-7所示為經(jīng)過一個可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓。即在正弦交變電流的每一個二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，調(diào)節(jié)臺燈上的旋鈕可以控制截去的多少，從而改變電燈上的電壓。那么現(xiàn)在電燈上的電壓為多少？,圖10-1-7,【例3】如圖10-1-8所示，勻強磁強B=0.1 T，所用矩形線圈的匝數(shù) N=100，邊長ab=0.2 m，bc=0.5 m，以角速度=100 rad/s繞 OO軸勻速轉(zhuǎn)動。當線圈平面通過中性面時開始計時，試求： (1)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的峰值； (2)線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式; (3)由t=0

9、至t=T/4過程中的平均電動勢值。,熱點三 交變電流的峰值、瞬時值、平均值的計算,圖10-1-8,【解析】(1)因線圈在勻強磁場中繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動，所以Em=NBS。 又S=abbc 所以Em=NBabbc=1000.10.20.5100 V=314 V。 (2)由于線圈平面通過中性面開始計時，所以交流電瞬時值表達式 e=Emsint=314sin100t V。 (3)由 計算t=0至t=T/4過程中的平均電動勢 即E= NBS。 代入數(shù)值得E=200 V。,【答案】(1)314 V (2)e=314sin100t V (3)200 V,【名師支招】(1)感應(yīng)電動勢的最大值Em=NBS，求解時不要忘記線圈的匝數(shù)N。 (2)求線圈轉(zhuǎn)動過程中某段時間內(nèi)的平均電動勢時，應(yīng)用 求解，但應(yīng)注意的正負及與t的對應(yīng)關(guān)系。,3,小型交流發(fā)電機中，矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生