交流电(1课时完成)

第一单元交变电流第1课时交流电的产生及描述选修3－2

第十一章交变电流传感器线圈转动过程中电流变化（a）（b）（c）（d）考点一交变电流的产生及变化规律1．交流电产生的条件：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴________转动，在线圈中将产生按________规律变化的交变电流．匀速正弦2．中性面：穿过线圈的磁通量________，_______的变化率为________，即感应电动势为________．最大磁通量零零3.线圈转动一周，两次经过中性面，线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变________．一次4.线圈在不同的位置，磁通量变化率不同，产生感应电动势不同，感应电流不同，且电流方向改变，发电机发出的电为交流电。一、交变电流的产生警示混淆磁通量与磁通量变化率的含义矩形线圈abcd绕OM轴在匀强磁场中运动，如图所示，当线圈平面与磁感线平行时，穿过线圈的磁通量及磁通量的变化率，当线圈平面与磁感线垂直时又如何？答案：当线圈平面与磁感线平行时，求穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大；当线圈平面与磁感线垂直时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零．1）、T/4，T/2，3T/4，T线圈分别处什么位置？2）、各时间段如何变化3）、哪个时刻E最大？哪个时刻E的方向改变？例1

1）当线圈平面转动到与磁感线平行时，感应电动势具有最大值(峰值)Em.如果磁感应强度是B，线圈两边的边长分别是l1和l2，线圈面积为S，匝数为n，转动角频率为ω，则峰值为：二、交变电流描述2）如果线圈从中性面开始转动，如右图所示，任一时刻t感应电动势的瞬时值就是即：e＝Emsinωt3）若把线圈和电阻R组成闭合电路，电路中就有感应电流：1)感应电动势瞬时值的表达式：如果线圈从中性面开始，在匀强磁场中以角速度ω绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生感应电动势的最大值为Em＝________，式中N为线圈匝数，S为线圈面积．则在时刻t，线圈中产生的感应电动势的瞬时值是e＝____________；2）由于电流与电动势的同步性，若感应电流的最大值为Im，感应电流的瞬时值的表达式i＝__________________.NBSω

NBSωsinωt可见，线圈产生的感应电动势和形成的感应电流都是按正弦规律变化的．电动势随时间变化的关系可表示为右图所示．值得注意的是：以上反映线圈上感应电动势瞬时值的公式和图象都是当线圈平面恰通过中性面时开始计时作出的．线圈通过中性面的瞬时，线圈导体不切割磁感线，感应电动势为零，磁通量的变化率为零，但穿过线圈平面的磁通量最大．考点二表征交流电的物理量3．有效值与最大值的关系：对正弦式电流而言，其最大值是有效值的倍，即：1．瞬时值：反映交流电在_________的电流或电压的大小和方向．2．有效值：根据电流的____________来规定的，即交流电和直流电通过同样阻值的两个电阻，如果在一个周期内它们产生的________都相等，则这个直流电的数值即作为交流电的有效值．某一时刻热效应热量1．正确理解有效值概念2．区分有效值与平均值有效值不是平均值．如图，当矩形线圈由位置1逆时针转到位置2，由于穿过线圈的磁通量无变化，所以这一过程的感应电动势的平均值为零．但在这段时间内线圈内确有感应电流通过，消耗电能，发了热，因此感应电流的有效值并不为零，感应电动势的有效值也不为零．1)交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，它是交流电在一个周期内输出电能的量度，过程量．对于正弦式交变电流有效值的计算，必须从电热角度求解．2)交流电器铭牌上标明的额定电压或额定电流是有效值；交流电表测得的电流、电压也是有效值；不加特别说明，提到交流的电流、电压、电动势时，都是指有效值．对一个确定的交变电流来说，其有效值是一个定值；而平均值由E＝n确定，与所取的时间间隔有关．正弦式交变电流的正半周平均电动势而一个周期内的平均电动势却为零．在进行具体计算时，求电路中的电功率、热量时，用有效值；求通过导体横截面的电量时，用平均值．4．周期、频率和角频率：它们都是用来表征交流电__________的物理量．(1)周期：完成一次__________所需的时间．(2)频率：在1s内完成周期性变化的次数．(3)角频率：单位时间内线圈平面转过的角度．(4)三者的关系是：(5)我国工农业生产和生活用的交流电，频率是________Hz，周期是________s，电流方向每秒钟改变________次．变化快慢周期性变化500.021001．分析物理图象的要点：一看、二变、三判．一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“截距”、看“面积”、看“拐点”，并理解其物理意义．二变：掌握“图与图”、“图与式”和“图与物”之间的变通关系．三判：在此基础上进行正确的分析和判断．2．因交变电流i随时间t的变化规律不再是简单的正比例(线性)关系，故需借助图象法来分析研究，这比单纯地用代数方法显得更为直观、简捷．3．对于正弦交变电流的变化规律，不应只从其随时间按正弦规律变化这一点去认识，还应看到交流的电动势随线圈在匀强磁场中空间位置的变化而变化，随线圈的磁通量变化而变化．题型一探究交流电产生的规律及图象问题处于匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如图甲所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动，若规定由abcda方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图象是(

)C1.有一个小型发电机，机内的100匝面积为1m2的矩形线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，穿过每匝线圈的磁通量Ф随时间的变化规律如图所示，由此可知发电机电动势瞬时值表达式是(

)A．e＝220sin100πt(V)B．e＝220cos100πt(V)C．e＝314sin100πt(V)D．e＝314cos100πt(V)C矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO′以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，当线圈由右图所示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是(

)A．线圈产生的交流电的周期为T＝B．平均感应电动势C．电阻R所产生的焦耳热D．通过电阻R的电量为题型二描述交流电的物理量的应用BC2．关于正弦式电流的有效值，下列说法中不正确的是(

)A．交流电的有效值是根据电流的热效应来定义的B．在交流电路中，交流电流表和交流电压表的示数表示的都是有效值C．对于正弦式电流，最大值的平方等于有效值平方的2倍D．有效值就是交流电在一周期内的平均值D第一单元交变电流第2课时变压器电能的输送

选修3－2

第十一章交变电流传感器基础回顾考点一变压器1．变压器：变压器是一种能改变________电压的设备．它是由一个闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的，跟电源相连的叫________(或叫初级线圈)，跟负载相连的叫________(或叫次级线圈)．其工作原理是________，故它不能改变恒定电流．2．理想变压器：没有漏磁和能量损失的变压器．(1)输入功率与输出功率的关系是____________．P入＝P出交流原线圈副线圈电磁感应(2)电压与匝数的关系是__________________，适用于绕在同一铁芯上的多个线圈的变压器．(3)电流与匝数的关系是____________，仅适用于只有一个副线圈的变压器．(4)原、副线圈交流电的频率关系是____________．3．两种常见的变压器(1)自耦变压器(如调压变压器)：铁芯上只绕________线圈，可升压，可降压．答案：3．(1)一个(2)高压低压大电流小电流外壳副线圈要点深化1．理想变压器的理想化条件及工作原理理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别(即磁漏)．工作原理：利用了法拉第电磁感应定律和楞次定律．闭合铁芯把在铁芯上具有的磁通量导在铁芯之内而不外漏，这样，通过绕在铁芯上所有线圈的磁通量的变化率相同，利用法拉第电磁感应定律可知，线圈上的电压与其匝数成正比．根据楞次定律可知，原、副线圈上的电流呈现出正弦对余弦的关系．2．多个副线圈电流关系的推导电流与匝数成反比的关系仅适用于只有一个副线圈的变压器．如果副线圈有多个则不适用了，可以根据输入功率等于输出功率的关系推导出：U1I1＝U2I2＋U3I3＋……再根据可得出：n1I1＝n2I2＋n3I3＋……根据以上关系知：①匝数比一定时，U2由U1决定；②输入电流由输出电流决定；③输入功率由输出功率决定．基础回顾考点二电能的输送1．输电线上电能的损失：在输电导线上，由于电流的________效应，必然有一部分________转化成________而损失掉．2．减小输电线上损耗电能的方法根据焦耳定律表达式________可知：(1)减小输送电路的________；(2)减小输送电路的________．答案：1．热电能内能2．Q＝I2Rt

(1)电流(2)电阻3．高压输电的原理由输送功率P＝UI，其中U为________，I为________，由于输送功率是有限的，因而可以通过提高__________，以减小________，则线路上的损耗P损＝I2R可大幅度减小，这是行之有效的办法．答案：输送电压输送电流输送电压输送电流

要点深化1．远距离输电的电路构成如下图所示2．远距离输电功率、电压、电流之间的关系(1)功率之间的关系是：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P3＋Pr(2)电压之间的关系是：(3)电流之间的关系是：可见其中电流之间的关系最简单，I2、Ir、I3中只要知道一个，另两个总跟它相等．因此求输电线上的电流往往是这类问题