交流電(1課時(shí)完成)

第一單元交變電流第1課時(shí)交流電的產(chǎn)生及描述選修3－2

第十一章交變電流傳感器線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中電流變化（a）（b）（c）（d）考點(diǎn)一交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律1．交流電產(chǎn)生的條件：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸________轉(zhuǎn)動(dòng)，在線圈中將產(chǎn)生按________規(guī)律變化的交變電流．勻速正弦2．中性面：穿過(guò)線圈的磁通量________，_______的變化率為_(kāi)_______，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)_______．最大磁通量零零3.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次經(jīng)過(guò)中性面，線圈每經(jīng)過(guò)中性面一次，電流的方向就改變________．一次4.線圈在不同的位置，磁通量變化率不同，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不同，感應(yīng)電流不同，且電流方向改變，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電為交流電。一、交變電流的產(chǎn)生警示混淆磁通量與磁通量變化率的含義矩形線圈abcd繞OM軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，如圖所示，當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量及磁通量的變化率，當(dāng)線圈平面與磁感線垂直時(shí)又如何？答案：當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí)，求穿過(guò)線圈的磁通量為零，磁通量的變化率最大；當(dāng)線圈平面與磁感線垂直時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零．1）、T/4，T/2，3T/4，T線圈分別處什么位置？2）、各時(shí)間段如何變化3）、哪個(gè)時(shí)刻E最大？哪個(gè)時(shí)刻E的方向改變？例1

1）當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)動(dòng)到與磁感線平行時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)具有最大值(峰值)Em.如果磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，線圈兩邊的邊長(zhǎng)分別是l1和l2，線圈面積為S，匝數(shù)為n，轉(zhuǎn)動(dòng)角頻率為ω，則峰值為：二、交變電流描述2）如果線圈從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，如右圖所示，任一時(shí)刻t感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值就是即：e＝Emsinωt3）若把線圈和電阻R組成閉合電路，電路中就有感應(yīng)電流：1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式：如果線圈從中性面開(kāi)始，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝________，式中N為線圈匝數(shù)，S為線圈面積．則在時(shí)刻t，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值是e＝____________；2）由于電流與電動(dòng)勢(shì)的同步性，若感應(yīng)電流的最大值為Im，感應(yīng)電流的瞬時(shí)值的表達(dá)式i＝__________________.NBSω

NBSωsinωt可見(jiàn)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和形成的感應(yīng)電流都是按正弦規(guī)律變化的．電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的關(guān)系可表示為右圖所示．值得注意的是：以上反映線圈上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的公式和圖象都是當(dāng)線圈平面恰通過(guò)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)作出的．線圈通過(guò)中性面的瞬時(shí)，線圈導(dǎo)體不切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，磁通量的變化率為零，但穿過(guò)線圈平面的磁通量最大．考點(diǎn)二表征交流電的物理量3．有效值與最大值的關(guān)系：對(duì)正弦式電流而言，其最大值是有效值的倍，即：1．瞬時(shí)值：反映交流電在_________的電流或電壓的大小和方向．2．有效值：根據(jù)電流的____________來(lái)規(guī)定的，即交流電和直流電通過(guò)同樣阻值的兩個(gè)電阻，如果在一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的________都相等，則這個(gè)直流電的數(shù)值即作為交流電的有效值．某一時(shí)刻熱效應(yīng)熱量1．正確理解有效值概念2．區(qū)分有效值與平均值有效值不是平均值．如圖，當(dāng)矩形線圈由位置1逆時(shí)針轉(zhuǎn)到位置2，由于穿過(guò)線圈的磁通量無(wú)變化，所以這一過(guò)程的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為零．但在這段時(shí)間內(nèi)線圈內(nèi)確有感應(yīng)電流通過(guò)，消耗電能，發(fā)了熱，因此感應(yīng)電流的有效值并不為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值也不為零．1)交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來(lái)規(guī)定的，它是交流電在一個(gè)周期內(nèi)輸出電能的量度，過(guò)程量．對(duì)于正弦式交變電流有效值的計(jì)算，必須從電熱角度求解．2)交流電器銘牌上標(biāo)明的額定電壓或額定電流是有效值；交流電表測(cè)得的電流、電壓也是有效值；不加特別說(shuō)明，提到交流的電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)時(shí)，都是指有效值．對(duì)一個(gè)確定的交變電流來(lái)說(shuō)，其有效值是一個(gè)定值；而平均值由E＝n確定，與所取的時(shí)間間隔有關(guān)．正弦式交變電流的正半周平均電動(dòng)勢(shì)而一個(gè)周期內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)卻為零．在進(jìn)行具體計(jì)算時(shí)，求電路中的電功率、熱量時(shí)，用有效值；求通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量時(shí)，用平均值．4．周期、頻率和角頻率：它們都是用來(lái)表征交流電__________的物理量．(1)周期：完成一次__________所需的時(shí)間．(2)頻率：在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)．(3)角頻率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)線圈平面轉(zhuǎn)過(guò)的角度．(4)三者的關(guān)系是：(5)我國(guó)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用的交流電，頻率是________Hz，周期是________s，電流方向每秒鐘改變________次．變化快慢周期性變化500.021001．分析物理圖象的要點(diǎn)：一看、二變、三判．一看：看“軸”、看“線”、看“斜率”、看“截距”、看“面積”、看“拐點(diǎn)”，并理解其物理意義．二變：掌握“圖與圖”、“圖與式”和“圖與物”之間的變通關(guān)系．三判：在此基礎(chǔ)上進(jìn)行正確的分析和判斷．2．因交變電流i隨時(shí)間t的變化規(guī)律不再是簡(jiǎn)單的正比例(線性)關(guān)系，故需借助圖象法來(lái)分析研究，這比單純地用代數(shù)方法顯得更為直觀、簡(jiǎn)捷．3．對(duì)于正弦交變電流的變化規(guī)律，不應(yīng)只從其隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化這一點(diǎn)去認(rèn)識(shí)，還應(yīng)看到交流的電動(dòng)勢(shì)隨線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中空間位置的變化而變化，隨線圈的磁通量變化而變化．題型一探究交流電產(chǎn)生的規(guī)律及圖象問(wèn)題處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向平行于紙面并與ab垂直．在t＝0時(shí)刻，線圈平面與紙面重合(如圖甲所示)，線圈的cd邊離開(kāi)紙面向外運(yùn)動(dòng)，若規(guī)定由abcda方向的感應(yīng)電流為正，則能反映線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象是(

)C1.有一個(gè)小型發(fā)電機(jī)，機(jī)內(nèi)的100匝面積為1m2的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以恒定的角速度繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)每匝線圈的磁通量Ф隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，由此可知發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式是(

)A．e＝220sin100πt(V)B．e＝220cos100πt(V)C．e＝314sin100πt(V)D．e＝314cos100πt(V)C矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R，當(dāng)線圈由右圖所示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(

)A．線圈產(chǎn)生的交流電的周期為T(mén)＝B．平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)C．電阻R所產(chǎn)生的焦耳熱D．通過(guò)電阻R的電量為題型二描述交流電的物理量的應(yīng)用BC2．關(guān)于正弦式電流的有效值，下列說(shuō)法中不正確的是(

)A．交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來(lái)定義的B．在交流電路中，交流電流表和交流電壓表的示數(shù)表示的都是有效值C．對(duì)于正弦式電流，最大值的平方等于有效值平方的2倍D．有效值就是交流電在一周期內(nèi)的平均值D第一單元交變電流第2課時(shí)變壓器電能的輸送

選修3－2

第十一章交變電流傳感器基礎(chǔ)回顧考點(diǎn)一變壓器1．變壓器：變壓器是一種能改變________電壓的設(shè)備．它是由一個(gè)閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成的，跟電源相連的叫________(或叫初級(jí)線圈)，跟負(fù)載相連的叫________(或叫次級(jí)線圈)．其工作原理是________，故它不能改變恒定電流．2．理想變壓器：沒(méi)有漏磁和能量損失的變壓器．(1)輸入功率與輸出功率的關(guān)系是____________．P入＝P出交流原線圈副線圈電磁感應(yīng)(2)電壓與匝數(shù)的關(guān)系是__________________，適用于繞在同一鐵芯上的多個(gè)線圈的變壓器．(3)電流與匝數(shù)的關(guān)系是____________，僅適用于只有一個(gè)副線圈的變壓器．(4)原、副線圈交流電的頻率關(guān)系是____________．3．兩種常見(jiàn)的變壓器(1)自耦變壓器(如調(diào)壓變壓器)：鐵芯上只繞________線圈，可升壓，可降壓．答案：3．(1)一個(gè)(2)高壓低壓大電流小電流外殼副線圈要點(diǎn)深化1．理想變壓器的理想化條件及工作原理理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈內(nèi)阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別(即磁漏)．工作原理：利用了法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律．閉合鐵芯把在鐵芯上具有的磁通量導(dǎo)在鐵芯之內(nèi)而不外漏，這樣，通過(guò)繞在鐵芯上所有線圈的磁通量的變化率相同，利用法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈上的電壓與其匝數(shù)成正比．根據(jù)楞次定律可知，原、副線圈上的電流呈現(xiàn)出正弦對(duì)余弦的關(guān)系．2．多個(gè)副線圈電流關(guān)系的推導(dǎo)電流與匝數(shù)成反比的關(guān)系僅適用于只有一個(gè)副線圈的變壓器．如果副線圈有多個(gè)則不適用了，可以根據(jù)輸入功率等于輸出功率的關(guān)系推導(dǎo)出：U1I1＝U2I2＋U3I3＋……再根據(jù)可得出：n1I1＝n2I2＋n3I3＋……根據(jù)以上關(guān)系知：①匝數(shù)比一定時(shí)，U2由U1決定；②輸入電流由輸出電流決定；③輸入功率由輸出功率決定．基礎(chǔ)回顧考點(diǎn)二電能的輸送1．輸電線上電能的損失：在輸電導(dǎo)線上，由于電流的________效應(yīng)，必然有一部分________轉(zhuǎn)化成________而損失掉．2．減小輸電線上損耗電能的方法根據(jù)焦耳定律表達(dá)式________可知：(1)減小輸送電路的________；(2)減小輸送電路的________．答案：1．熱電能內(nèi)能2．Q＝I2Rt

(1)電流(2)電阻3．高壓輸電的原理由輸送功率P＝UI，其中U為_(kāi)_______，I為_(kāi)_______，由于輸送功率是有限的，因而可以通過(guò)提高_(dá)_________，以減小________，則線路上的損耗P損＝I2R可大幅度減小，這是行之有效的辦法．答案：輸送電壓輸送電流輸送電壓輸送電流

要點(diǎn)深化1．遠(yuǎn)距離輸電的電路構(gòu)成如下圖所示2．遠(yuǎn)距離輸電功率、電壓、電流之間的關(guān)系(1)功率之間的關(guān)系是：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P3＋Pr(2)電壓之間的關(guān)系是：(3)電流之間的關(guān)系是：可見(jiàn)其中電流之間的關(guān)系最簡(jiǎn)單，I2、Ir、I3中只要知道一個(gè)，另兩個(gè)總跟它相等．因此求輸電線上的電流往往是這類問(wèn)題