高中物理选修交变电流产生和描述PPT课件

1、聚焦一个热点抓住两个考点备选视频展台突破两个考向 随堂基础演练第1讲交变电流的产生和描述1.交变电流、交变电流的图象 2.正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值状元微博1.正弦交变电流的产生及变化规律 2.交变电流的图象命题热点15 交变电流的产生及变化规律 1.命题专家评述 2. 阅卷老师叮咛3.高考佐证 预测1 预测2第十章 交变电流 传感器备选多媒体展台1.交流电的概念2.正弦交变电流的产生3.变压器的结构和原理4.理想变压器输入电流及功率的研究5.用电高峰灯光为何变暗6.传感器的应用7.力传感器的工作原理8.传感器显示运动中两物体间的作用力和反作用力9.双金属片自动控温电熨斗显示/隐藏

2、第1页/共27页 01抓住两个考点【思维驱动】 关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，以下说法中正确的是()A线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C线圈在中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化率为零D线圈在与中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应电动势最大考纲点击考纲点击 1.1.交变电流交变电流交变电流的图象交变电流的图象第2页/共27页 01抓住两个考点【知识存盘】 1交变电流(1)定义：_和_都随时间做周期性变化的电流(2)图象：如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流

3、电，如图(a)所示 大小方向第3页/共27页 01抓住两个考点2正弦交流电的产生和图象(1)中性面中性面：与磁场方向垂直的平面中性面与峰值面的比较 中性面中性面峰值面峰值面含义含义线圈平面与磁场方向线圈平面与磁场方向垂直垂直线圈平面与磁场方向线圈平面与磁场方向平行平行磁通量磁通量最大最大(BS)零零磁通量的变化率磁通量的变化率0最大最大感应电动势感应电动势0最大最大(nBS)电流方向电流方向发生改变发生改变方向不变方向不变Bab第4页/共27页 01抓住两个考点(2)产生：在匀强磁场里，线圈绕_方向的轴匀速转动.(3)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为

4、正弦曲线如图(e)、(f)所示垂直于磁场第5页/共27页掌握正弦交变电流电动势的几个表达形式.【思维驱动】 01抓住两个考点考纲点击考纲点击 2.2.正弦交变电流的函数表正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值达式、峰值和有效值解析/显隐第6页/共27页 01抓住两个考点1周期和频率(1)周期(T)：交变电流完成_变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T2/.(2)频率(f)：交变电流在1 s内完成周期性变化的_单位是赫兹(Hz)(3)周期和频率的关系：T1/f或f1/T. 【知识存盘】 一次周期性次数第7页/共27页 01抓住两个考点2正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开

5、始计时)(1)电动势e随时间变化的规律：e_.(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u_.(3)电流i随时间变化的规律：i_.其中等于线圈转动的_，Em_.3交变电流的瞬时值、峰值、有效值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数(2)峰值：交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值，也叫最大值(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为： EmsintUmsintImsint角速度nBS第8页/共27页 01抓住两个考点本栏内容结束状元微博交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过

6、电阻生热(或热功率)进行计算 第9页/共27页【典例典例1】 (2012安徽卷安徽卷,23)图甲所示是交流发电机模型示意图图甲所示是交流发电机模型示意图.在磁在磁感应强度为感应强度为B的匀强磁场中的匀强磁场中,有一矩形线圈有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴磁感线的轴OO转动转动,由线圈引出的导线由线圈引出的导线ae和和df分别与两个跟线圈一起分别与两个跟线圈一起绕绕OO转动的金属圆环相连接转动的金属圆环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻这样矩形线圈在转动中就

7、可以保持和外电路电阻R形成闭合形成闭合电路电路.图乙是线圈的主视图图乙是线圈的主视图,导线导线ab和和cd分别用它们的横截面来表示分别用它们的横截面来表示.已已知知ab长度为长度为L1，bc长度为长度为L2,线圈以恒定角速度线圈以恒定角速度逆时针转动逆时针转动.(只考虑单匝线圈只考虑单匝线圈)(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导试推导t时刻整个线圈中的感时刻整个线圈中的感应电动势应电动势e1的表达式；的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时夹角位置时开始计时,如图丙所示如图丙所示,试写试写出出t时刻整个线圈中的感

8、应电动势时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；的表达式；(3)若线圈电阻为若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热上产生的焦耳热.(其它电其它电阻均不计阻均不计) 02突破两个考向考向一正弦交变电流的产生及变化规律考向一正弦交变电流的产生及变化规律 审题导析1.注意此情况下感应电动势表达式的书写形式.2.求交流电产生的热量要使用交流电的有效值进行计算.题图显/隐转 解析第10页/共27页02突破两个考向转 原题第11页/共27页1对中性面的理解对中性面的理解(1)中性面是与磁场方向垂直的平面，中性面是与磁场方向垂直的平面， 是假想的一个参考面是假想的一个参考

9、面(2)线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，而磁线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，而磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零通量的变化率为零，产生的感应电动势为零(3)线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量为零，但线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大(4)线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次，线圈转动一线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次，线圈转动一周，两次经过中性面，所以电流的方向改变两次周，两次经过中性面，所以电流的方向改变两次 02突破两个考向【借题发挥

10、】 Bab中性面第12页/共27页2对交变电流的对交变电流的“四值四值”的比较和理解的比较和理解 02突破两个考向第13页/共27页3.交变电流的瞬时值表达式交变电流的瞬时值表达式当线圈平面转到中性面当线圈平面转到中性面(与磁场垂直的平面与磁场垂直的平面)时开始计时，交流时开始计时，交流电的瞬时值表达式是电的瞬时值表达式是:eEm sint，uUmsint，iImsint.当线圈平面转到与磁感线平行时开始计时，瞬时值表达式是当线圈平面转到与磁感线平行时开始计时，瞬时值表达式是:eEm cost，uUmcost，iImcost.4最大值：最大值：EmnBS ，且，且Em与转轴的所在位置和线圈形状

11、无关与转轴的所在位置和线圈形状无关 02突破两个考向注意：线圈转动的计时位置不同，瞬时值表达式的形式不同.第14页/共27页02突破两个考向解析/显隐注意：线圈转动的起始位置对表达式的影响.第15页/共27页审题导析1.理清线圈转动过程中某时刻所处位置与磁通量、磁通量的变化率、感应电动势、感应电流之间的大小关系.2.了解由交变电流图象可得到的物理量.02突破两个考向【典例典例2】 (2011天津卷，天津卷，4)在匀强磁场中，一矩形金属框绕与在匀强磁场中，一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，

12、则的图象如图乙所示，则()At0.005 s时线框的磁通量变化率为零时线框的磁通量变化率为零Bt0.01 s时线框平面与中性面重合时线框平面与中性面重合C线框产生的交变电动势有效值为线框产生的交变电动势有效值为311 VD线框产生的交变电动势频率为线框产生的交变电动势频率为100 Hz 考向考向二交变电流的图象二交变电流的图象解析/显隐EmT=1/f第16页/共27页02突破两个考向【借题发挥】 正弦交变电流的e、u、i图象(如图所示)线圈在中性面位置时开始计时由交变电流的图象可得出：(1)交变电流的周期和频率；(2)交变电流的最大值；(3)某一时刻对应的瞬时值 Bab第17页/共27页02突

13、破两个考向解析/显隐本栏内容结束第18页/共27页命题专家评述命题专家评述考情分析考情分析2012年，在全国各地高考试卷中本讲内容共考年，在全国各地高考试卷中本讲内容共考5处，考查多以处，考查多以识记、理解和数学知识运用为主识记、理解和数学知识运用为主高考题型高考题型：多数为选择题，个别省份为计算题：多数为选择题，个别省份为计算题命题趋势命题趋势2014年对本部分内容的考查仍将通过交变电流的图象、函数表年对本部分内容的考查仍将通过交变电流的图象、函数表达式考查交变电流的四值，选择题为主达式考查交变电流的四值，选择题为主 03聚焦一个热点命题热点15 交变电流的产生及变化规律 第19页/共27页

14、阅卷老师叮咛阅卷老师叮咛易失分点易失分点(1)(1)只考虑交流电的产生与规律而忽视了交流电路的结构只考虑交流电的产生与规律而忽视了交流电路的结构(2)(2)不知道计算与热效应有关的物理量时应用有效值不知道计算与热效应有关的物理量时应用有效值 应对策略应对策略解答交流电问题应注意交流电的解答交流电问题应注意交流电的“四值四值”在解答交流电问题时，除要注意电路结构外，还要：在解答交流电问题时，除要注意电路结构外，还要：(1)(1)掌握交变电流的瞬时值表达式，理解交变电流图象的物掌握交变电流的瞬时值表达式，理解交变电流图象的物理意义理意义(2)(2)区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值区分交

15、变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值. . 03聚焦一个热点第20页/共27页03聚焦一个热点高考佐证 电动势的最大值100t=2ft=2t/T=t解析/显隐第21页/共27页【预测【预测1】 如图所示是矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中如图所示是矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中产生的电压随时间变化的图象，则下列说法中正确的是产生的电压随时间变化的图象，则下列说法中正确的是().A交流电压的有效值为交流电压的有效值为110 VB交流电的频率为交流电的频率为0.25 HzC0.01 s末线框平面平行于磁末线框平面平行于磁场，通过线框的磁通量变化最快场，通过线框的磁通量变化最快D0.02 s时通过线框的磁通量为零时通过线框的磁通量为零 03聚焦一个热点审题视角线圈电压最大时，其感应电动势最大，磁通量变化最快，此时磁通量最小，线圈与磁场方向平行.解析/显隐第22页/共27页03聚焦一个热点转 解析注意此问图形有效值的求法第23页/共27页03聚焦