高中物理選修交變電流產(chǎn)生和描述PPT課件

1、聚焦一個熱點(diǎn)抓住兩個考點(diǎn)備選視頻展臺突破兩個考向 隨堂基礎(chǔ)演練第1講交變電流的產(chǎn)生和描述1.交變電流、交變電流的圖象 2.正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值狀元微博1.正弦交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律 2.交變電流的圖象命題熱點(diǎn)15 交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律 1.命題專家評述 2. 閱卷老師叮嚀3.高考佐證 預(yù)測1 預(yù)測2第十章 交變電流 傳感器備選多媒體展臺1.交流電的概念2.正弦交變電流的產(chǎn)生3.變壓器的結(jié)構(gòu)和原理4.理想變壓器輸入電流及功率的研究5.用電高峰燈光為何變暗6.傳感器的應(yīng)用7.力傳感器的工作原理8.傳感器顯示運(yùn)動中兩物體間的作用力和反作用力9.雙金屬片自動控溫電熨斗顯示/隱藏

2、第1頁/共27頁 01抓住兩個考點(diǎn)【思維驅(qū)動】 關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交流電，以下說法中正確的是()A線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，感應(yīng)電動勢方向不變B線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向就改變一次C線圈在中性面位置時，磁通量最大，磁通量的變化率為零D線圈在與中性面垂直的位置時，磁通量為零，感應(yīng)電動勢最大考綱點(diǎn)擊考綱點(diǎn)擊 1.1.交變電流交變電流交變電流的圖象交變電流的圖象第2頁/共27頁 01抓住兩個考點(diǎn)【知識存盤】 1交變電流(1)定義：_和_都隨時間做周期性變化的電流(2)圖象：如圖(a)、(b)、(c)、(d)所示都屬于交變電流其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦交流

3、電，如圖(a)所示 大小方向第3頁/共27頁 01抓住兩個考點(diǎn)2正弦交流電的產(chǎn)生和圖象(1)中性面中性面：與磁場方向垂直的平面中性面與峰值面的比較 中性面中性面峰值面峰值面含義含義線圈平面與磁場方向線圈平面與磁場方向垂直垂直線圈平面與磁場方向線圈平面與磁場方向平行平行磁通量磁通量最大最大(BS)零零磁通量的變化率磁通量的變化率0最大最大感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢0最大最大(nBS)電流方向電流方向發(fā)生改變發(fā)生改變方向不變方向不變Bab第4頁/共27頁 01抓住兩個考點(diǎn)(2)產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場里，線圈繞_方向的軸勻速轉(zhuǎn)動.(3)圖象：用以描述交流電隨時間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開始計時，其圖象為

4、正弦曲線如圖(e)、(f)所示垂直于磁場第5頁/共27頁掌握正弦交變電流電動勢的幾個表達(dá)形式.【思維驅(qū)動】 01抓住兩個考點(diǎn)考綱點(diǎn)擊考綱點(diǎn)擊 2.2.正弦交變電流的函數(shù)表正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值達(dá)式、峰值和有效值解析/顯隱第6頁/共27頁 01抓住兩個考點(diǎn)1周期和頻率(1)周期(T)：交變電流完成_變化(線圈轉(zhuǎn)一周)所需的時間，單位是秒(s)，公式T2/.(2)頻率(f)：交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的_單位是赫茲(Hz)(3)周期和頻率的關(guān)系：T1/f或f1/T. 【知識存盤】 一次周期性次數(shù)第7頁/共27頁 01抓住兩個考點(diǎn)2正弦式交變電流的函數(shù)表達(dá)式(線圈在中性面位置開

5、始計時)(1)電動勢e隨時間變化的規(guī)律：e_.(2)負(fù)載兩端的電壓u隨時間變化的規(guī)律：u_.(3)電流i隨時間變化的規(guī)律：i_.其中等于線圈轉(zhuǎn)動的_，Em_.3交變電流的瞬時值、峰值、有效值(1)瞬時值：交變電流某一時刻的值，是時間的函數(shù)(2)峰值：交變電流(電流、電壓或電動勢)所能達(dá)到的最大的值，也叫最大值(3)有效值：跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值叫做交變電流的有效值對正弦交流電，其有效值和峰值的關(guān)系為： EmsintUmsintImsint角速度nBS第8頁/共27頁 01抓住兩個考點(diǎn)本欄內(nèi)容結(jié)束狀元微博交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的，所以進(jìn)行有效值計算時，要緊扣電流通過

6、電阻生熱(或熱功率)進(jìn)行計算 第9頁/共27頁【典例典例1】 (2012安徽卷安徽卷,23)圖甲所示是交流發(fā)電機(jī)模型示意圖圖甲所示是交流發(fā)電機(jī)模型示意圖.在磁在磁感應(yīng)強(qiáng)度為感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中的勻強(qiáng)磁場中,有一矩形線圈有一矩形線圈abcd可繞線圈平面內(nèi)垂直于可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸磁感線的軸OO轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動,由線圈引出的導(dǎo)線由線圈引出的導(dǎo)線ae和和df分別與兩個跟線圈一起分別與兩個跟線圈一起繞繞OO轉(zhuǎn)動的金屬圓環(huán)相連接轉(zhuǎn)動的金屬圓環(huán)相連接,金屬圓環(huán)又分別與兩個固定的電刷保持金屬圓環(huán)又分別與兩個固定的電刷保持滑動接觸滑動接觸,這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動中就可以保持和外電路電阻這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動中就

7、可以保持和外電路電阻R形成閉合形成閉合電路電路.圖乙是線圈的主視圖圖乙是線圈的主視圖,導(dǎo)線導(dǎo)線ab和和cd分別用它們的橫截面來表示分別用它們的橫截面來表示.已已知知ab長度為長度為L1，bc長度為長度為L2,線圈以恒定角速度線圈以恒定角速度逆時針轉(zhuǎn)動逆時針轉(zhuǎn)動.(只考慮單匝線圈只考慮單匝線圈)(1)線圈平面處于中性面位置時開始計時線圈平面處于中性面位置時開始計時,試推導(dǎo)試推導(dǎo)t時刻整個線圈中的感時刻整個線圈中的感應(yīng)電動勢應(yīng)電動勢e1的表達(dá)式；的表達(dá)式；(2)線圈平面處于與中性面成線圈平面處于與中性面成0夾角位置時開始計時夾角位置時開始計時,如圖丙所示如圖丙所示,試寫試寫出出t時刻整個線圈中的感

8、應(yīng)電動勢時刻整個線圈中的感應(yīng)電動勢e2的表達(dá)式；的表達(dá)式；(3)若線圈電阻為若線圈電阻為r，求線圈每轉(zhuǎn)動一周電阻，求線圈每轉(zhuǎn)動一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱上產(chǎn)生的焦耳熱.(其它電其它電阻均不計阻均不計) 02突破兩個考向考向一正弦交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律考向一正弦交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律 審題導(dǎo)析1.注意此情況下感應(yīng)電動勢表達(dá)式的書寫形式.2.求交流電產(chǎn)生的熱量要使用交流電的有效值進(jìn)行計算.題圖顯/隱轉(zhuǎn) 解析第10頁/共27頁02突破兩個考向轉(zhuǎn) 原題第11頁/共27頁1對中性面的理解對中性面的理解(1)中性面是與磁場方向垂直的平面，中性面是與磁場方向垂直的平面， 是假想的一個參考面是假想的一個參考

9、面(2)線圈平面位于中性面時，穿過線圈平面的磁通量最大，而磁線圈平面位于中性面時，穿過線圈平面的磁通量最大，而磁通量的變化率為零，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零通量的變化率為零，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零(3)線圈平面與中性面垂直時，穿過線圈平面的磁通量為零，但線圈平面與中性面垂直時，穿過線圈平面的磁通量為零，但磁通量的變化率最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大磁通量的變化率最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大(4)線圈每經(jīng)過中性面一次，電流方向就改變一次，線圈轉(zhuǎn)動一線圈每經(jīng)過中性面一次，電流方向就改變一次，線圈轉(zhuǎn)動一周，兩次經(jīng)過中性面，所以電流的方向改變兩次周，兩次經(jīng)過中性面，所以電流的方向改變兩次 02突破兩個考向【借題發(fā)揮

10、】 Bab中性面第12頁/共27頁2對交變電流的對交變電流的“四值四值”的比較和理解的比較和理解 02突破兩個考向第13頁/共27頁3.交變電流的瞬時值表達(dá)式交變電流的瞬時值表達(dá)式當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面(與磁場垂直的平面與磁場垂直的平面)時開始計時，交流時開始計時，交流電的瞬時值表達(dá)式是電的瞬時值表達(dá)式是:eEm sint，uUmsint，iImsint.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時開始計時，瞬時值表達(dá)式是當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時開始計時，瞬時值表達(dá)式是:eEm cost，uUmcost，iImcost.4最大值：最大值：EmnBS ，且，且Em與轉(zhuǎn)軸的所在位置和線圈形狀

11、無關(guān)與轉(zhuǎn)軸的所在位置和線圈形狀無關(guān) 02突破兩個考向注意：線圈轉(zhuǎn)動的計時位置不同，瞬時值表達(dá)式的形式不同.第14頁/共27頁02突破兩個考向解析/顯隱注意：線圈轉(zhuǎn)動的起始位置對表達(dá)式的影響.第15頁/共27頁審題導(dǎo)析1.理清線圈轉(zhuǎn)動過程中某時刻所處位置與磁通量、磁通量的變化率、感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流之間的大小關(guān)系.2.了解由交變電流圖象可得到的物理量.02突破兩個考向【典例典例2】 (2011天津卷，天津卷，4)在勻強(qiáng)磁場中，一矩形金屬框繞與在勻強(qiáng)磁場中，一矩形金屬框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動勢磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖乙所示，

12、則的圖象如圖乙所示，則()At0.005 s時線框的磁通量變化率為零時線框的磁通量變化率為零Bt0.01 s時線框平面與中性面重合時線框平面與中性面重合C線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311 VD線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100 Hz 考向考向二交變電流的圖象二交變電流的圖象解析/顯隱EmT=1/f第16頁/共27頁02突破兩個考向【借題發(fā)揮】 正弦交變電流的e、u、i圖象(如圖所示)線圈在中性面位置時開始計時由交變電流的圖象可得出：(1)交變電流的周期和頻率；(2)交變電流的最大值；(3)某一時刻對應(yīng)的瞬時值 Bab第17頁/共27頁02突

13、破兩個考向解析/顯隱本欄內(nèi)容結(jié)束第18頁/共27頁命題專家評述命題專家評述考情分析考情分析2012年，在全國各地高考試卷中本講內(nèi)容共考年，在全國各地高考試卷中本講內(nèi)容共考5處，考查多以處，考查多以識記、理解和數(shù)學(xué)知識運(yùn)用為主識記、理解和數(shù)學(xué)知識運(yùn)用為主高考題型高考題型：多數(shù)為選擇題，個別省份為計算題：多數(shù)為選擇題，個別省份為計算題命題趨勢命題趨勢2014年對本部分內(nèi)容的考查仍將通過交變電流的圖象、函數(shù)表年對本部分內(nèi)容的考查仍將通過交變電流的圖象、函數(shù)表達(dá)式考查交變電流的四值，選擇題為主達(dá)式考查交變電流的四值，選擇題為主 03聚焦一個熱點(diǎn)命題熱點(diǎn)15 交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律 第19頁/共27頁

14、閱卷老師叮嚀閱卷老師叮嚀易失分點(diǎn)易失分點(diǎn)(1)(1)只考慮交流電的產(chǎn)生與規(guī)律而忽視了交流電路的結(jié)構(gòu)只考慮交流電的產(chǎn)生與規(guī)律而忽視了交流電路的結(jié)構(gòu)(2)(2)不知道計算與熱效應(yīng)有關(guān)的物理量時應(yīng)用有效值不知道計算與熱效應(yīng)有關(guān)的物理量時應(yīng)用有效值 應(yīng)對策略應(yīng)對策略解答交流電問題應(yīng)注意交流電的解答交流電問題應(yīng)注意交流電的“四值四值”在解答交流電問題時，除要注意電路結(jié)構(gòu)外，還要：在解答交流電問題時，除要注意電路結(jié)構(gòu)外，還要：(1)(1)掌握交變電流的瞬時值表達(dá)式，理解交變電流圖象的物掌握交變電流的瞬時值表達(dá)式，理解交變電流圖象的物理意義理意義(2)(2)區(qū)分交變電流的最大值、瞬時值、有效值和平均值區(qū)分交

15、變電流的最大值、瞬時值、有效值和平均值. . 03聚焦一個熱點(diǎn)第20頁/共27頁03聚焦一個熱點(diǎn)高考佐證 電動勢的最大值100t=2ft=2t/T=t解析/顯隱第21頁/共27頁【預(yù)測【預(yù)測1】 如圖所示是矩形線框在勻強(qiáng)磁場內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動過程中如圖所示是矩形線框在勻強(qiáng)磁場內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的電壓隨時間變化的圖象，則下列說法中正確的是產(chǎn)生的電壓隨時間變化的圖象，則下列說法中正確的是().A交流電壓的有效值為交流電壓的有效值為110 VB交流電的頻率為交流電的頻率為0.25 HzC0.01 s末線框平面平行于磁末線框平面平行于磁場，通過線框的磁通量變化最快場，通過線框的磁通量變化最快D0.02 s時通過線框的磁通量為零時通過線框的磁通量為零 03聚焦一個熱點(diǎn)審題視角線圈電壓最大時，其感應(yīng)電動勢最大，磁通量變化最快，此時磁通量最小，線圈與磁場方向平行.解析/顯隱第22頁/共27頁03聚焦一個熱點(diǎn)轉(zhuǎn) 解析注意此問圖形有效值的求法第23頁/共27頁03聚焦