（通用）高中物理 第二章 交變電流章末課件 教科選修3-2

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1、章末總結(jié)第二章交變電流內(nèi)容索引知識(shí)網(wǎng)絡(luò)梳理知識(shí) 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)探究啟迪思維 探究重點(diǎn)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)表達(dá)式：eEm (從線圈位于中性面開始計(jì)時(shí))，其中Em_線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)交變電流交變電流的產(chǎn)生產(chǎn)生垂直于磁場(chǎng)的軸特殊位置線圈平面與中性面重合磁通量_感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為_電流改變方向磁通量為零感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)_線圈平面與中性面垂直最大零最大sin tnBS最大值：EmnBS有效值：根據(jù) 定義，正弦交流電E_周期T與頻率f的關(guān)系：T_或f_平均值：_電容器：通交流，隔 ；通高頻，阻_電感器：通直流，阻 ；通低頻，阻_交變電流表征交變電流的物理量電流的熱效應(yīng)n直流低頻交流高頻交變電流的產(chǎn)生原理：現(xiàn)象交變電流理想

2、變壓器互感基本規(guī)律_I1n1_P1P2I2n2電能輸送功率損失：P損_電壓損失：U損_I2R線IR線重點(diǎn)探究1.峰值：線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的交變電流的最大值，EmnBS.2.瞬時(shí)值：線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從中性面開始計(jì)時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為enBSsin t.3.有效值：反映交變電流產(chǎn)生熱效應(yīng)的平均效果，正弦式交變電流的有效值與最大值之間的關(guān)系是E4.平均值：指在一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的電壓(電流)的平均值，其數(shù)值由法拉第電磁感應(yīng)定律求出，即一、交變電流“四值”的計(jì)算和應(yīng)用例例1圖1為一個(gè)小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，其矩形線圈的長度為L1，寬

3、度為L2，共有n匝，總電阻為r，與線圈兩端相接觸的集流環(huán)上接有一個(gè)阻值為R的定值電阻，線圈以角速度在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁場(chǎng)方向垂直的對(duì)稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，沿轉(zhuǎn)軸OO方向看去，線圈沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，t0時(shí)刻線圈平面與磁感線垂直.(1)求線圈經(jīng)過圖示位置時(shí)，通過電阻R的感應(yīng)電流的方向.答案解析圖1答案答案自下而上解析解析根據(jù)右手定則可判斷，線圈中的電流方向是dcba，故通過電阻R的電流是自下而上.(2)寫出線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式.答案解析答案答案enBL1L2sin t解析解析從中性面開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，且最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EmnBL1L2，所以感應(yīng)電動(dòng)

4、勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式enBL1L2sin t.(3)求線圈從t0時(shí)所處的位置開始到轉(zhuǎn)過90的過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).解析解析由法拉第電磁感應(yīng)定律有(4)求線圈從t0時(shí)所處的位置開始轉(zhuǎn)過60時(shí)電路中的瞬時(shí)電流.答案解析解析解析由閉合電路歐姆定律有(5)求線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)周期內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量.答案解析線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)周期內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量解答這類問題首先是分清變量和不變量，然后結(jié)合變壓器的基本規(guī)律和歐姆定律分析相關(guān)量的變化情況.(1)理想變壓器將電能由原線圈傳給副線圈時(shí)總是“量出而入”，即輸出功率決定輸入功率.(2)可以把理想變壓器的副線圈看做給用戶供電的無阻電源，可以參照直流電路動(dòng)態(tài)分析的方法，分析負(fù)

5、載電路的動(dòng)態(tài)變化.二、含變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析例例2如圖2所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表.下列說法正確的是 A.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，R1消耗的功率變大B.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V示數(shù)變大C.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表A1示數(shù)變大D.若閉合開關(guān)S，則電流表A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變大答案解析圖2解析解析當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大，變壓器副線圈兩端電壓不變，副線圈中的電流變小，則R1消耗的功率及其兩端電壓均變小，故電壓表的示數(shù)變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)

6、時(shí)，副線圈中的電流變小，則原線圈中的電流也變小，電流表A1示數(shù)變小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若閉合開關(guān)S，副線圈電路中總電阻變小，副線圈中的電流變大，R1兩端電壓變大，R2兩端電壓變小，電流表A2示數(shù)變小，原線圈中的電流變大，電流表A1示數(shù)變大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.例例3(多選)調(diào)壓變壓器是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖3所示.線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上，CD之間加上輸入電壓，轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)觸頭P就可以調(diào)節(jié)輸出電壓，圖中 為交流電流表，為交流電壓表，R1、R2為定值電阻，R3為滑動(dòng)變阻器，CD兩端接恒壓交流電源，變壓器可視為理想變壓器，以下說法正確的是圖3A.當(dāng)滑動(dòng)觸頭P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大，電壓表讀數(shù)變大B

7、.當(dāng)滑動(dòng)觸頭P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變大C.當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭向下滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變大D.當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭向下滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大，電壓表讀數(shù)變小答案解析解析解析當(dāng)滑動(dòng)觸頭P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于增加了副線圈的匝數(shù)，而原線圈匝數(shù)保持不變，根據(jù) 可知，輸出電壓增大，其他因素不變時(shí)，電壓表讀數(shù)變大，電流表讀數(shù)變大，故A正確，B錯(cuò)誤.當(dāng)線圈匝數(shù)不變而將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭向下滑動(dòng)時(shí)，輸出電壓不變，總電阻減小，則總電流增大，R1兩端電壓增大，R2兩端電壓減小，電壓表讀數(shù)變小，流過R2的電流減小，因此，流過R3的電流增大，電流表讀數(shù)變大，故C錯(cuò)誤，D正確.解決遠(yuǎn)距

8、離輸電問題要注意以下兩點(diǎn)：解決遠(yuǎn)距離輸電問題要注意以下兩點(diǎn)：(1)首先畫出輸電示意圖，包括發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、輸電線、降壓變壓器、負(fù)載等，在圖中標(biāo)出相應(yīng)物理符號(hào)，利用輸電電流I ，輸電線上損失電壓U損IR線，輸電線損失功率P損I2R線 2R線及其相關(guān)知識(shí)解答.(2)分別在“三個(gè)回路”以及“兩個(gè)變壓器”上找各物理量之間的關(guān)系，特別注意以升壓變壓器的副線圈、輸電線、降壓變壓器的原線圈組成的回路，在此回路中利用電路知識(shí)分析電壓關(guān)系和功率關(guān)系.三、遠(yuǎn)距離輸電線路的分析與計(jì)算例例4交流發(fā)電機(jī)兩端電壓是220 V，輸出功率為4 400 W，輸電導(dǎo)線總電阻為2.試求：(1)用戶得到的電壓和功率各多大？輸電損

9、失功率多大？答案解析答案答案180 V3 600 W800 W解析解析如圖所示，由PIU得：由UU用IR得：用戶得到的電壓為U用UIR220 V202 V180 V輸電損失功率為P損I2R2022 W800 W由PP用P損得：用戶得到的功率為P用PP損4 400 W800 W3 600 W.(2)若發(fā)電機(jī)輸出端用匝數(shù)比為110的升壓變壓器升壓后，經(jīng)同樣輸電導(dǎo)線輸送，再用匝數(shù)比為101的降壓變壓器降壓后供給用戶，則用戶得到的電壓和功率又是多大？(升壓變壓器和降壓變壓器都為理想變壓器)答案解析答案答案219.6 V4 392 W解析解析輸電線路示意圖如圖所示根據(jù)理想變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)成正比可得：因理想變壓器不改變功率，即P2P，U3U2I2R2 200 V22 V2 196 V用戶得到的功率等于發(fā)電機(jī)的輸出功率減去輸電線上損失的功率，即P4P3P2I22RPI22R4 392 W.