人教版高中物理選修（3-2）-第五章章末復(fù)習(xí)：《交變電流》章末復(fù)習(xí)課件

1、 第五章 交變電流復(fù)習(xí)課交變電流biitait5-55應(yīng)注重對(duì)概念的準(zhǔn)確理解：直流電：方向不隨時(shí)間變化的電流。上圖b為直流電。區(qū)分直流電與交變電流：法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用；從三個(gè)位置分析線圈在磁場(chǎng)中切割產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的大小，由特殊到一般。0eeNBSsineNBSt交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律：理解e - t 圖與 - t圖之間的關(guān)系 交流電的圖象tEemsintIimsintUumsinEm=NBS=NmeoEmT/42T/43T/4T/23/22tt交流電的變化規(guī)律 O b B a d c O O b B a d c O如兩圖，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在線圈中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流

2、嗎?產(chǎn)生交流電的本質(zhì)：通過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化如圖幾種情況中，線圈的匝數(shù)和角速度相同，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是否相同？ 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都相同。 從Em= nBS可以看出，最大值Em與轉(zhuǎn)軸的位置、線圈的形狀等因素?zé)o關(guān)。描述交變電流的描述交變電流的 常用物理量常用物理量峰峰 值值瞬時(shí)值瞬時(shí)值有效值有效值周周 期期頻頻 率率相相 位位描述交變電流的物理量： 1. 最大值 最大值是指交變電流在變化過(guò)程中電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流所能達(dá)到的最大值，它反映的是交變電流大小的變化范圍。當(dāng)線圈平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向平行時(shí)，交變電流的電動(dòng)勢(shì)最大。設(shè)線圈的匝數(shù)為N，面積為S，繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，Em=NBS，Em的大小與

3、線圈的形狀、旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸位置無(wú)關(guān)，在考慮電容器的耐壓程度時(shí)，應(yīng)注意交變電流的最大值。區(qū)分和應(yīng)用交變電流的“四值” 2. 有效值 交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來(lái)定義的,即在一個(gè)周期內(nèi)，能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流的數(shù)值，叫作該交變電流的有效值，它反映的是交變電流通過(guò)用電器把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的本領(lǐng)強(qiáng)弱，常用一大寫字母來(lái)表示,如E、U、I。正弦式交變電流的有效值與最大值之間的關(guān)系是 E= ，U= ，I= 。 各種交變電流電氣設(shè)備上銘牌標(biāo)有的、交流電表所測(cè)的，以及在敘述中沒有特別說(shuō)明的交變電流的值，都是指有效值。在計(jì)算交變電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量、電功率以及確定電阻絲的熔斷電流時(shí)，只能用交變電

4、流的有效值。 總之，在研究交變電流做功、電功率及產(chǎn)生的熱量時(shí)，只能用有效值，交流電路中電流表、電壓表的讀數(shù)也都是有效值。 3. 瞬時(shí)值 瞬時(shí)值是指交變電流在變化過(guò)程中某一時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流的值，它反映的是某一時(shí)刻交變電流某物理量的大小，常用小寫字母來(lái)表示，如e、u、i。當(dāng)從線圈平面與B的方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，設(shè)線圈平面與B的方向的夾角為，瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)e的表達(dá)式為e=Emcos ；當(dāng)以線圈平面與中性面平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，設(shè)線圈平面與中性面的夾角為，瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)e的表達(dá)式為e=Emsin 。在求發(fā)電機(jī)某一時(shí)刻的電動(dòng)勢(shì)、電流、輸出功率，用電器某一時(shí)刻電壓、電流、消耗功率時(shí)常用瞬時(shí)值。 4. 平均值 交變電

5、流的平均值是交變電流圖象中波形與橫軸(t軸)所圍的面積跟時(shí)間的比值，常用大寫字母上加一橫線來(lái)表示。求一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量時(shí)要用平均值 ，平均電動(dòng)勢(shì) ，平均電流 。 注意： ， 平均值不等于有效值。(1) 當(dāng)S接e時(shí)，電流表讀數(shù)為多少?R的熱功率為多大?10 min內(nèi)外力對(duì)線框做功多少?(2) 當(dāng)S接f時(shí)，氖泡閃光頻率為多大?通電10 min ，氖泡發(fā)光總時(shí)間為多少?1、如圖所示，矩形線框匝數(shù)n=250，ab=12 cm， ad=10 cm ，電阻不計(jì)。線框置于B= ， T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)的軸以角速度4 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。線框通過(guò)滑環(huán)與外電路相連，外電路接有R=12 的電

6、阻及一只發(fā)光電壓和熄滅電壓都為12 V的氖泡L。解析：對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈，電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=nBS=24V，電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e=24sin4t (V)。(1) S接e時(shí)，P=I2R=24W，W=Pt=24 1060J=1.44104J。(2) S接f 時(shí)，根據(jù)正弦曲線變化規(guī)律可知，在交變電流的一個(gè)周期T內(nèi)，氖泡閃光2次，每次閃光的時(shí)間為T/3。因T=1/2s，故氖泡閃光頻率為4Hz。通電10min，氖泡發(fā)光的總時(shí)間 2、如圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)，電阻r=2 的矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與右側(cè)電路連接，右側(cè)電路中滑動(dòng)變阻

7、器R的最大阻值為R0=40/7，滑片P位于滑動(dòng)變阻器中央，定值電阻R1=R0、R2=R0/2，其他電阻不計(jì)。從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，閉合開關(guān)S，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中理想交流電壓表示數(shù)是10V，圖乙是矩形線圈磁通量隨時(shí)間t變化的圖象。則下列正確的是( )A. 電阻R2上的熱功率為1 WB. 0.02 s時(shí)滑動(dòng)變阻器R兩端的電壓瞬時(shí)值為零C. 線圈產(chǎn)生的e隨時(shí)間t變化的規(guī)律是e=10cos 100t (V)D. 線圈開始轉(zhuǎn)動(dòng)到t= s的過(guò)程中，通過(guò)R1的電荷量為 C解析：根據(jù)電路連接的特點(diǎn)可以看出，外接電路部分的總電阻為 ，由歐姆定律可知，外電路電流為I= U/R外=1A，故可知R2的電流為

8、0.5A，電壓為U2=1/7U=(10/7)V，所以可知其熱功率為5/7W，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由圖象可知，在0.02s時(shí)磁通量的變化率最大，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,變阻器兩端的電壓瞬時(shí)值最大，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈內(nèi)阻分壓Ur=Ir=2V，故可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為 ，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從線圈開始轉(zhuǎn)動(dòng)到1/600s時(shí)間內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過(guò)了 ，而最大磁通量為 ，故通過(guò)R1的電荷量為 ，選項(xiàng)D正確。電感和電容對(duì)交變電流的影響1、線圈對(duì)交流電的阻礙作用 電感(感抗)：通直流，阻交流；通低頻，阻高頻 線圈自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，感抗越大。fLXL2 感抗大?。?、電容對(duì)交流電的阻礙作用 電容(容抗)：通交流，隔直流；

9、 通高頻，阻低頻 電容器的電容越大，交變電流頻率越高，容抗越小。fcXc21 容抗大?。夯ジ鞋F(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象你中有我，你中有我，我中有你。我中有你。理解理解變壓器什么是理想變壓器？(1)沒有漏磁通量磁損(2)原、副線圈沒有電阻，即無(wú)熱量損失銅損(3)忽略磁滯損耗和渦流損耗鐵損(4)原、副線圈的感抗均趨于無(wú)窮大，從而空載電流趨于零。 沒有能量損失 沒有磁通量損失理想變壓器電壓比等于匝數(shù)比的推導(dǎo)原線圈1111EUI R 副線圈2222EUI R不計(jì)銅損（R=0），則11112222UEntUEnt不計(jì)磁損和鐵損，則12tt所以理想變壓器：1122UnUn 理想變壓器電壓互感器與電流互感

10、器匝數(shù)規(guī)律 ？ 串并聯(lián)特點(diǎn)？導(dǎo)線粗細(xì)要求？解題思路：思路(1)： 電壓思路變壓器原、副線圈的電壓之比為 ；當(dāng)變壓器有多個(gè)副線圈時(shí)思路(2)： 功率思路理想變壓器的輸入、輸出功率為P入=P出即P1=P2 ；當(dāng)變壓器有多個(gè)副線圈時(shí)，P1=P2+P3+思路(3)：電流思路由I=知,當(dāng)變壓器有多個(gè)副線圈時(shí)n1I1=n2I2+n3I3+，對(duì)只有一個(gè)副線圈的變壓器才有 ;思路(4)：(變壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)題)制約思路電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比 一定，且輸入電壓U1確定時(shí)，原線圈中的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定，即 ，可簡(jiǎn)述為“副制約原”。負(fù)載制約a. 變壓器副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定，P2

11、=P負(fù)1+P負(fù)2+b. 變壓器副線圈中的電流I2由用戶負(fù)載電阻R2確定，c. 總功率P總=P線+P2思路(5)：輸配電原理思路：按“發(fā)電升壓輸電線降壓用電器”的順序或從“用電器倒推到發(fā)電”，以變壓器的鐵芯為界劃分為三個(gè)回路一步一步進(jìn)行分析。3、如圖為模擬遠(yuǎn)距離輸電實(shí)驗(yàn)電路圖，兩理想變壓器的匝數(shù)n1=n42R，忽略燈絲電阻隨溫度的變化。當(dāng)A、B端接入低壓交流電源時(shí)()A. A1、A2兩表的示數(shù)相同B. L1、L2兩燈泡的亮度相同C. R1消耗的功率大于R3消耗的功率D. R2兩端的電壓小于R4兩端的電壓解析：設(shè)兩電流表示數(shù)分別為IA1、IA2，則IA2=U/(2R+RL)。由題意知 ，設(shè)為k，由

12、變壓器匝數(shù)與電流、電壓的關(guān)系可知，升壓變壓器副線圈兩端電壓U2=kU，降壓變壓器副線圈中電流I4=kIA1，U4=I4RL=kIA1RL，則降壓變壓器原線圈兩端電壓U3=kU4=k2IA1RL，則 ，解得IA1= kU/(2R+k2RL) ，則 ，故IA1IA2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；I4=kIA1=k2U/(2R+k2RL) ，因 ，故兩燈泡亮度不同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由P=I2R可知， PR1PR3，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由U=IR可知，UR2UR4，選項(xiàng)D正確。4、如圖所示為一理想自耦變壓器，當(dāng)它們的滑片P向b方向移動(dòng)時(shí)，R(滑動(dòng)變阻器總電阻)和R 保持不變，電壓表讀數(shù)將 ，電流表的讀數(shù)將 。若P的位置不動(dòng),滑動(dòng)

13、變阻器滑片Q向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表的讀數(shù)將，電流表的讀數(shù)將 。 (均選填“增大”“減小”或“不變”)解析：電源的電壓設(shè)為U1，電壓表的讀數(shù)是副線圈兩端電壓，設(shè)為U2，那么U2= U1。當(dāng)P向b移動(dòng)時(shí)，n1變大，n2不變，所以U2變小，即電壓表示數(shù)將變小。如果R和R不變，則副線圈中的電流將變小，原線圈中的電流將變小，即安培表的讀數(shù)將變小。當(dāng)P的位置不變時(shí)，副線圈兩端電壓不變，故電壓表的示數(shù)不變?；瑒?dòng)變阻器的滑片向上滑動(dòng)時(shí)，總電阻減小，副線圈中的電流增大，原線圈中的電流增大，即安培表的示數(shù)將增大。答案：減小減小不變?cè)龃髤^(qū)分電壓損失與輸電電壓I3PU、用 戶U1 I2P1U2U3U4I1P2n1n2n4n3I4P3P4發(fā)電廠R弄清輸電過(guò)程中三個(gè)功率四