高三物理第一轮总复习课件十交变电流.ppt

1、高三物理第一轮总复习高三物理第一轮总复习（2013届）届）内容内容要求要求说明说明交变电流、交变电流的图象交变电流、交变电流的图象正弦交变电流的函数表达式、峰值和正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值有效值理想变压器理想变压器远距离输电远距离输电实验：传感器的简单使用实验：传感器的简单使用考考 纲纲 预预 览览第一课时交变电流的产生和描述第一课时交变电流的产生和描述一交变电流的产生和变化规律一交变电流的产生和变化规律1、交变电流：大小和、交变电流：大小和方向方向都随时间做都随时间做周期性周期性变化的电变化的电流叫做交变电流流叫做交变电流2、正弦式交变电流的产生：将线圈置于、正弦式交变电流的产生

2、：将线圈置于匀强匀强磁场磁场中，中，并绕垂直于磁感线的轴并绕垂直于磁感线的轴匀速匀速转动转动，线圈中就会产生正弦，线圈中就会产生正弦式交变电流式交变电流A线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大最大，磁通量，磁通量的变化率为的变化率为零零，感应电动势为，感应电动势为零零线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一一次线次线圈圈转动一周转动一周，两两次经过中性面，所以次经过中性面，所以电流的方向改变两电流的方向改变两次次3、中性面、中性面定义：与磁场方向定义：与磁场方向垂直垂直的平面的平面特点：特点：Bacbd电动势电动势e 随时

3、间变化规律：随时间变化规律：eEmsint (Em=NBS)4、正弦式交变电流的、正弦式交变电流的变化规律和图象变化规律和图象(线圈在中性面位线圈在中性面位置开始计时置开始计时)电流电流i 随时间变化规律：随时间变化规律：iImsint Em/(R+r)电压电压u 随时间变化规律：随时间变化规律：uUmsint EmR/(R+r)磁通量磁通量随时间变化规律：随时间变化规律：=mcost （m=BS)线圈从中性面开始计时，函数表达式线圈从中性面开始计时，函数表达式eEmsin t，从，从垂直中性面开始计时，函数表达式垂直中性面开始计时，函数表达式eEmcos t.只要线圈在匀强磁场中绕线圈平面内

4、垂直于磁场的轴只要线圈在匀强磁场中绕线圈平面内垂直于磁场的轴匀速转动，就产生正弦式交流电，其变化规律与线圈的匀速转动，就产生正弦式交流电，其变化规律与线圈的形状、与转动轴处于线圈平面内哪个位置无关形状、与转动轴处于线圈平面内哪个位置无关线圈平面与中性面垂直时，磁通量为零磁通量的变线圈平面与中性面垂直时，磁通量为零磁通量的变化率最大，化率最大，e 最大，最大，i 最大，电流方向不改变。最大，电流方向不改变。线圈平面与中性面重合时，磁通量最大，磁通量的变线圈平面与中性面重合时，磁通量最大，磁通量的变化率为零，化率为零，e=0，I=0，电流方向将发生改变。，电流方向将发生改变。【例与练例与练】如图所

5、示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线速转动，其转动轴线OO与磁感线垂直已知匀强磁与磁感线垂直已知匀强磁场的磁感应强度场的磁感应强度B1T，线圈所围面积，线圈所围面积S0.1m2，转，转速速12 r/min。若从中性面开始计时，则线圈中产生的。若从中性面开始计时，则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为感应电动势的瞬时值表达式应为()Ae12sin120t(V)Be24sin120t(V)Ce0.04sin0.4t(V)De0.4cos2t(V)C频率频率f：交变电流在单位时间：交变电流在单位时间(1 s)内完成周期性变化内完成周期性变化的的次数

6、次数，单位是，单位是赫兹赫兹(Hz)二描述交变电流的物理量二描述交变电流的物理量1、周期和频率、周期和频率周期周期T：交变电流完成：交变电流完成一一次周期性变化次周期性变化(线圈转一周线圈转一周)所需的时间，单位是所需的时间，单位是秒秒(s)公式：公式：T2/.周期和频率的关系周期和频率的关系T1/f或或f1/T.2、交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值、交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值瞬时值：交变电流某一瞬时的值，是时间的函数瞬时值：交变电流某一瞬时的值，是时间的函数峰值：交变电流所能达到的峰值：交变电流所能达到的最大值最大值当考虑某电学元件（电容器、晶体管等）的击穿电压当考虑某电学

7、元件（电容器、晶体管等）的击穿电压时，指最大电压。时，指最大电压。平均值：线圈在转动过程中从一个位置到另一位置所平均值：线圈在转动过程中从一个位置到另一位置所产生的电动势的平均值，称为该过程的平均电动势。产生的电动势的平均值，称为该过程的平均电动势。有效值：让交变电流与恒定电流分别通过阻值有效值：让交变电流与恒定电流分别通过阻值相等相等的的电阻，如果它们在相同的时间内产生的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量热量相等，则这相等，则这个恒定电流的数值规定为这个交变电流的个恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值有效值 通常所说的交变电流的电压、电流以及交流电表的通常所说的交变电流的电压、电流以

8、及交流电表的读数，保险丝的熔断电流，电器设备读数，保险丝的熔断电流，电器设备“铭牌铭牌”上所标的上所标的电压、电流值都是指有效值。求解交变电流的电热问题电压、电流值都是指有效值。求解交变电流的电热问题时，必须用有效值计算。时，必须用有效值计算。计算有关电荷量时只能用平均值。计算有关电荷量时只能用平均值。正弦交变电流的有效正弦交变电流的有效值与峰值之间的关系值与峰值之间的关系【例例与与练练】(2011年年青青岛岛模模拟拟)已已知知某某电电阻阻元元件件在在正正常常工工作作时时，通通过过它它的的电电流流按按如如图图所所示示的的规规律律变变化化今今与与这这个个电电阻阻元元件件串串联联一一个个多多用用电

9、电表表(已已调调至至交交流流电电流流挡挡)，则多用电表的读数为，则多用电表的读数为()说明：说明：若图象部分是正弦交变电流，其中的若图象部分是正弦交变电流，其中的T/4和和T/2部分的有效值可直接应用部分的有效值可直接应用 ，的关系的关系C3、几种典型的交变电流的有效值、几种典型的交变电流的有效值正弦式交变电流：正弦式交变电流：正弦半波电流：正弦半波电流：正弦单向脉动电流：正弦单向脉动电流：矩形脉动电流：矩形脉动电流：非对称性交变电流：非对称性交变电流：1如图中不属于交变电流的是如图中不属于交变电流的是()解析：解析：方向随时间做周期性变化是交流电的最主要特方向随时间做周期性变化是交流电的最主

10、要特征，也是交流电和直流电的根本区别交流电的方向征，也是交流电和直流电的根本区别交流电的方向一定改变，而大小可以变也可以不变一定改变，而大小可以变也可以不变D2(2010年广东卷改编年广东卷改编)如图是某种正弦式交变电压的如图是某种正弦式交变电压的图象，由图可确定该电压的图象，由图可确定该电压的()A周期是周期是0.01 sB最大值是最大值是110 VC有效值是有效值是D表达式是表达式是D3一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图(甲甲)所示，则下列说法中正确的是

11、所示，则下列说法中正确的是()At0时刻线圈平面与中性面垂直时刻线圈平面与中性面垂直Bt0.01 s时刻时刻的变化率达最大的变化率达最大C0.02 s时刻感应电动势达到最大时刻感应电动势达到最大D该线圈相应的感应电动势图象如图该线圈相应的感应电动势图象如图(乙乙)所示所示B4.(2011 年肇庆检测年肇庆检测)一矩形金属线圈，绕垂直磁场方一矩形金属线圈，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的电动向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的电动势势 e 随时间随时间 t 变化的情况如图所示下列说法正确的是变化的情况如图所示下列说法正确的是（）A此交流电的频率为此交流电的频率为 0.

12、5 HzB此交流电的电动势有效值为此交流电的电动势有效值为 2 VCt0.01 s 时，线圈平面与磁场方向垂直时，线圈平面与磁场方向垂直Dt0.02 s 时，线圈磁通量变化率为零时，线圈磁通量变化率为零CD5.如图所示，矩形线圈如图所示，矩形线圈 abcd 在磁感强度在磁感强度 B2 T 的匀的匀强磁场中绕轴强磁场中绕轴 OO，以角速度，以角速度10 rad/s 匀速转动，匀速转动，线圈共线圈共 10 匝，匝，ab0.3 m，bc0.6 m，线圈电阻，线圈电阻 r5，负载电阻，负载电阻 R 45.求：求：(1)电阻电阻R在在 0.05 s内所发出的热量；内所发出的热量；(2)0.05s内流过的

13、电量内流过的电量(设线圈从垂直中性面开始转动设线圈从垂直中性面开始转动)解析解析（1）最大电动势：）最大电动势：电流有效值：电流有效值：（2）平均电动势：）平均电动势：平均电流：平均电流：0.05s内流过的电量：内流过的电量：答案：答案：6.多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现的，缺点是成本高、体积大、效率低，用变压器来实现的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速。现在的调且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速。现在的调光灯、调速风扇是用可控硅电子元件来实现的，如图光灯、调速风扇是用可控硅电子元件来实

14、现的，如图所示为经过一个可控硅调节后加在电灯上的电压。即所示为经过一个可控硅调节后加在电灯上的电压。即在正弦交变电流的每一个二分之一周期中，前面四分在正弦交变电流的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，调节台灯上的旋钮可以控制截去的之一周期被截去，调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯上的电压。那么现在电灯上的电多少，从而改变电灯上的电压。那么现在电灯上的电压为多少？压为多少？7(2011年济南高三模拟年济南高三模拟)一个边长为一个边长为6 cm的正方形金的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为为0.36。磁感应

15、强度。磁感应强度B 随时间随时间 t 的变化关系如图所示，的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为则线框中感应电流的有效值为()i/10-5At/so3523810B第二课时变压器电能的输送第二课时变压器电能的输送2、变压器的原理：交变电流通过原线圈时在铁芯中激发、变压器的原理：交变电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化，变化的磁场在副线圈中产生场也在不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动感应电动势势，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线

16、圈也能够输出电流够输出电流互感现象是变压器工作的基础互感现象是变压器工作的基础一变压器一变压器1、变压器的构造：变压器主要是由闭合铁芯和绕在铁、变压器的构造：变压器主要是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个或两个以上芯上的两个或两个以上线圈线圈组成的，如图所示组成的，如图所示原线圈：与原线圈：与电源电源连接的线圈，连接的线圈，也叫初级线圈也叫初级线圈副线圈：与负载连接的线圈，副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈也叫次级线圈3、理想变压器：没有能量损失的变压器，即原线圈的、理想变压器：没有能量损失的变压器，即原线圈的输入功率输入功率等于等于副线圈的输出功率副线圈的输出功率 4、基本关系式、基本关系式功率关系：功率关系：P入入P出出电压关系：电压关系：有多个副线圈时有多个副线圈时:原线圈的输入功率原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率由副线圈的输出功率P2决定。决定。副线圈电压副线圈电压U2由原线圈电压由原线圈电压U1和匝数比决定。无论副和匝数比决定。无论副线圈的负载电阻线圈的负载电阻R如何变化，如何变化，U2也不变。也不变。有多个副线圈时：有多个副线圈时：U1I1U2I2U3I3UnIn可得可