新人教版第12章第1讲交变电流的产生及描述课件（62张）

第十二章交变电流传感器课程标准命题热点1.通过实验，认识交变电流。能用公式和图像描述正弦交变电流。2．通过实验，探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。了解从变电站到用户的输电过程，知道远距离输电时用高电压的道理。3．了解发电机和电动机工作过程中的能量转化。认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用。4．知道非电学量转化成电学量的技术意义。5．通过实验，了解常见传感器的工作原理。会利用传感器设计并制作简单的自动控制装置。6．列举传感器在生产生活中的应用。(1)交变电流的图像、表达式及其“四值”的应用。(2)理想变压器的基本原理及动态分析。(3)远距离输电问题。课程标准命题热点备考策略复习时要重点关注：交变电流的产生过程，交变电流的图像和交变电流的四值，理想变压器电路中原、副线圈与各物理量之间的制约关系，理想变压器的工作原理，远距离输电的特点。我国远距离输变电设备远远领先世界，与之相关的信息给予题应多训练。现代技术与人工智能的发展，传感器的应用越来越广泛，与传感器有关的信息题和实验题应增加关注。变压器的动态变化问题应作为本章复习的重点和难点。第1讲交变电流的产生及描述知识梳理·双基自测核心考点·重点突破名师讲坛·素养提升2年高考·1年模拟知识梳理·双基自测知识点1交变电流1．定义：大小和方向都随时间做_______________的电流叫作交变电流。周期性变化2．图像：如图所示，图_____________________所示电流都属于交变电流，图___所示电流属于恒定电流。甲、乙、丙、丁戊知识点2正弦式交变电流的产生和变化规律1．产生：如图所示，在匀强磁场里，线圈绕______磁场方向的轴匀速转动时，可产生正弦式交变电流。注意：交变电流的种类有很多，但同时具备这三个条件才会产生正弦式交变电流：匀强磁场；线圈转轴和磁场垂直；匀速转动。垂直2.中性面及其特点(1)定义：与磁场方向______的平面。(2)特点：①线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量______，磁通量的变化率为___，感应电动势为___。②线圈转动一周，______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。垂直最大零零2次3．图像：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图像为______曲线，如图所示。正弦4．变化规律(线圈从中性面位置开始计时)(1)电动势e随时间变化的规律：e＝______________。(2)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ω是线圈转动的_________，E

m＝__________。E

msinωtU

msinωtI

msinωt角速度nBSω知识点3描述交变电流的物理量1．周期和频率(1)周期(T)：交变电流完成____________变化，即线圈________所

需要的时间，单位是_________，公式T＝___。(2)频率(f)：交变电流在______________________的次数，单位是_____________。(3)周期和频率的关系：_________或_________。一次周期性转一周秒(s)1s内完成周期性变化赫兹(Hz)2．交变电流的“四值”(1)瞬时值：交变电流____________的值，是时间的函数。(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的_________。(3)有效值：让交变电流与恒定电流分别通过相同的电阻，如果它们在交变电流的一个周期内_______________相等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值。某一时刻最大值产生的热量思考：如图为交流发电机线圈的平面图，设磁感应强度为B，线圈边长为l，匝数为n，以O1O2为起点、角速度ω匀速转动，经过时间t转至实线位置，试推导此时线圈中感应电动势的表达式。一、堵点疏通1．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。(

)2．线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。(

)3．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。(

)××√4．交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。(

)5．交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。(

)6．交变电流的峰值总是有效值的倍。(

)√××二、对点激活1．(2023·云南高三月考)在下列几种电流的波形图中，能表示生活、生产用电的是(

)[解析]A图像是直流电，B图像为方波形交流电，C图像为正弦交流电，D图像为脉冲交流电，而生活、生产用电为正弦交流电，故选C。ABC

DCB3．(2023·浙江高三专题练习)教学用交流发电机示意图如图所示。矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO′匀速转动，某时刻线圈平面与磁感线垂直。下列说法正确的是(

)A．此时产生的感应电流最大B．此时线圈平面处在中性面上C．此时线圈磁通量变化率最大D．此时开始再转半个周期，线圈磁通量变化量为零B[解析]由图可知，此时线圈平面与磁场方向垂直，穿过线圈的磁通量最大，但此时的磁通量变化率为零，感应电动势为零，感应电流为零，线圈平面处在中性面上，B正确，A、C错误；假设此时线圈的磁通量为Φ0＝BS，从此时开始再转半个周期，线圈磁通量变化量为ΔΦ＝－BS－BS＝－2BS，即线圈磁通量变化量不为零，D错误。核心考点·重点突破考点一交变电流的产生及变化规律1．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)

规律物理量函数表达式图像磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωt电动势e＝E

msinωt＝nBSωsinωt(2022·湖南高三期中)一矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO′匀速转动时，就会在线圈中形成交变电流。下列说法正确的是(

)例1BA．线圈经过甲图位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流也最大B．线圈经过乙图位置时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最大C．线圈经过丙图位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率也最大D．线圈从丙图位置转到丁图位置的过程中，穿过线圈的磁通量减小，产生的电动势在减小[解析]线圈经过图甲或图丙位置(中性面)时，穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电动势为零，感应电流为零，结合法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化率为零，A、C错误；线圈经过图乙位置(与中性面垂直)时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最大，B正确；线圈从图丙位置(中性面)转到题图丁位置(与中性面垂直)的过程中，根据法拉第电磁感应定律可知，穿过线圈的磁通量减小，产生的电动势在增大，D错误。〔变式训练1〕

(多选)(2023·四川模拟预测)在匀强磁场中，匝数N＝100的矩形线圈绕垂直磁感线的转轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势随时间变化规律如图所示，则下列说法正确的是()A．t＝×10－2s时，线圈平面与中性面重合B．t＝1×10－2s时，线圈中磁通量变化率最大C．穿过每一匝线圈的最大磁通量为1×10－3WbD．线圈转动的角速度为100πrad/sCD考点二交变电流有效值的求解3．几种常用的电流及其有效值例2B计算交变电流有效值的方法规律总结(1)分段计算电热，再求和得出一个周期内产生的总热量。A考点三交变电流“四值”的比较交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较

如图所示，线圈平面与磁感线平行，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5T，边长L＝10cm的正方形线圈共100匝，线圈的总电阻r＝1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2πrad/s，外电路中的电阻R＝4Ω，不计摩擦，π取，求：例3(1)由图示位置计时感应电动势的瞬时表达式；(2)由图示位置转过60°时的瞬时感应电动势；(3)由图示位置转过60°的过程中产生的平均感应电动势；(4)交流电压表的示数；(5)线圈转动一周产生的总热量；[解析]

(1)感应电动势的最大值为Em＝nBSω＝100××2×2πV≈3.14V感应电动势瞬时表达式为e＝Emcosωt＝3.14cos2πt(V)。(2)由图示位置转过60°时的瞬时感应电动势为e＝Emcos60°＝3.14×0.5V＝1.57V。(3)由图示位置转过60°的过程中产生的平均感应电动势为[答案]

(1)e＝3.14cos2πt(V)(2)1.57V

(3)2.6V

(4)1.78V

(5)0.99J

(6)0.087C

(7)0.99J书写交变电流瞬时值表达式的基本思路名师点拨(2)根据公式Em＝nBSω求出相应峰值。(3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。①开始计时线圈与中性面重合，则i－t函数式为i＝Imsinωt；②开始计时线圈与中性面垂直，则i－t函数式为i＝Imcosωt；③开始计时线圈与中性面夹角为θ，则i－t函数式为i＝Imsin(ωt＋θ)。名师讲坛·素养提升交变电流规律的“等效”应用有些题目中，产生交变电流的方式与发电机不同，但产生的交变电流相似，可以通过等效应用交变电流规律求解相应的物理量。例4C2年高考·1年模拟1.(2022·广东卷)图是简化的某种旋转磁极式发