2017年高考一轮 11.1《交变电流的产生及其描述》ppt课件

2017年高考一轮 11.1《交变电流的产生及其描述》ppt课件内容摘要：

1、课标版 物理 第 1讲 交变电流的产生及其描述 一、交变电流、交变电流的图像 (1)定义 : 和 都随时间做周期性变化的电流。 (2)图像 :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式交变电流 ,如图 (a)所示。 教材研读 大小 方向 在匀强磁场里 ,线圈绕 垂直于磁场 方向的 轴匀速转动时产生的电流。 自测 1 图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动 , 不能产生正弦式交变电流的是 ( ) 答案 C A、 的转轴匀速转动 ,满足产生正弦式交变电流的条件 ,能产生正弦式交变电 流 ;线圈转动过程中 ,穿过线圈的磁通量始 2、终为 零 ,故 但是始终有一边切割磁感线 ,且一边转出时 ,另一边恰好转入 ,保证转动过 程中感应电动势连续且按照正弦规律变化。 二、正弦式交变电流的函数表达式 (线圈在中性面位置开始计时 ) e=。 u=。 i=。 其中 等于线圈转动的 ,。 自测 2 小型交流发电机的矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动 ,产生的 感应电动势与时间的关系是正弦函数。 将发电机与一个标有“ 6 V,6 W” 的小灯泡连接形成闭合回路 ,不计电路的其他电阻。 当线圈的转速为 n=5 r/ 小灯泡恰好正常发光 ,则电路中电流的瞬时值表达式为 ( ) A.i=t(A) B.i=0t(A) t(A) 0t(A) Em 3、 t Um t Im t 角速度 答案 D 因为小灯泡正常发光 ,所以电路中电流的有效值为 I= =1 A, 则电流的最大值为 A。 因为转速 n=5 r/s,又 =2以 =10 s,故电路中电流的瞬时值表达式为 i=0t(A),选项 述交变电流的物理量 (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 T=。 (2)频率 (f):交变电流在 1。 单位是赫兹 ( (3)周期和频率的关系 :T= 或 f=。 值、有效值 (1)瞬时值 :交变电流某一时刻的值。 (2)峰值 :一个周期内电压和电流所能达到的最大的值。 21次数 (3)有效值 :跟交 4、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。 对正弦式交流电 ,其有效值和峰值的关系为 :E= ,U= ,I=。 自测 3 (辨析题 ) (1)有效值公式 I= 适用于任何交变电流。 ( ) (2)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。 ( ) (3)交流电压表和电流表测量的是交流电的平均值。 ( ) (4)我国使用的交变电流的周期是 s,电流方向每秒改变 50次。 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 正弦式交变电流的产生及变化规律 (1)线圈平面与中性面重合时 ,S B,最大 , =0,e=0,i=0,电流方向将发生 改变。 (2)线圈平面与中性面垂直时 5、,S B,=0, 最大 ,电流方向不 改变。 线圈在中性面位置开始计时 ) t 函数 图像 磁通量 =m t=BS t 电动势 e=Em t=t 电压 u=Um t= t 电流 i=Im t= t m 典例 1 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的规律图像如图甲所 示 ,已知发电机线圈内阻为 20 ,现外接一只“ 100 V,125 W”的灯泡 (忽略 温度对电阻的影响 ),如图乙所示 ,则 : ( ) i= ) 0 W 答案 D 由图乙可看出 ,该时刻线圈平面与磁场方向平行 ,穿过线圈的 磁通量的变化率最大 ,故感应电流最大 ,选项 灯泡的电阻 R= = =80 ,电路中的电流 I= = 6、A=1 A,通过灯泡的电流 变化规律为 i=Im t= t= 00t(A),故选项 灯泡 的额定电流 = A=I,故灯泡不能正常发光 ,选项 灯泡 的实际功率 P=280 W=80 W,故选项 221001250 202 2210 2在解决有关交变电流的图像问题时 ,应先把交变电流的图像与线圈的 转动位置对应起来 ,再根据特殊位置求解。 注意峰值公式 Em=为 有效面积。 1 (多选 )一单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动 时产生正弦式交变电流 ,其电动势的变化规律如图线 当调整线圈转 速后 ,电动势的变化规律如图线 下关于这两个正弦式交变电流 的说法正确的是 ( ) 3 a和 7、t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零 e=100 t(V) 答案 据图线 a:感应电动势最大值 此磁通量的 最大值 m= = = 正确。 线圈先后两次周期之比 = = , 则转速之比 = = = ,t=0时刻感应电动势为零 ,线圈与中性面 平行 ,磁通量最大 ,应电动势的最大值 此 = = = ,即 00 V,图线 e=0 0 t(V), 1003 231003考点二 交流电有效值的计算 利用 I= ,U= ,E= 计算。 交变电流的有效值是根据电流的热效应 (电流通过电阻生热 )进行定义的 , 所以进行有效值计算时 ,要紧扣电流通过电阻生热 (或热功率 )进行计算。 注意“三同” :即“相同电阻” 8、 ,“相同时间”内产生“相同热量”。 计算 时“相同时间”要取周期的整数倍 ,一般取一个周期。 一个边长为 6 线框平面与 磁场垂直 ,电阻为。 磁感应强度 则线 框中感应电流的有效值为 ( ) A. 10 B. 10 C. 10 D. 10 262322 答案 B 由法拉第电磁感应定律和欧姆定律可得 03 流 10,35 2=310,且与 03 于 是可作出 由有效值的定义得 2入数据可得 I= 10,故 确。 22 (2016辽宁沈阳质检 )如图所示为一交流电压随时间变化的图像。 每 个周期内 ,前三分之一周期电压按正弦规律变化 ,后三分之二周期电压恒 定。 根据图中数据可得 ,此交流电压的有效 9、值为 ( ) V V 1513 答案 C 根据电流的热效应有 + = T,解得 U=2 V, 261V)表达式 适用情况及说明 瞬时值 e=Em t u=Um t i=Im t 计算线圈某时刻的受力情况 峰值 (最大值 ) Em=m= 讨论电容器的击穿电压 有效值 E= U= I= (1)计算与电流的热效应有关的量 (如 电功、电功率、电热等 ) (2)电气设备“铭牌”上所标的一般 是有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值 (4)电流表的读数为有效值 正弦式交变电流“四值”的应用 对正弦式交变电流“四值”的比较和理解 平均值 = =n = 计算通过电路截面的电荷量 典例 3 如图所示 ,边长为 10、 n,线圈电阻为 r,外电 路的电阻为 R,O恰好位于匀强磁场的边界上 , 磁感应强度为 B,现在线圈以 轴 ,以角速度 匀速转动 ,求 : (1)闭合电路中电流瞬时值的表达式 ; (2)线圈从图示位置转过 90的过程中电阻 (3)线圈从图示位置转过 90的过程中电阻 (4)电阻 答案 见解析 解析 (1)线圈转动时 ,总有一条边切割磁感线 ,且 度大小相等 ,当线圈平面平行于磁场时 ,产生的感应电动势最大 ,为 Em= L= 由闭合电路欧姆定律可知 ,当以图示位置为计时起点时 ,流过 电流瞬时值表达式为 i=Im t= t。 (2)在线圈由图示位置匀速转动 90的过程中 ,用有效值来计算电阻 的热量 12 22( )Q=,其中 I= = ,T= ,则 Q=。 (3)在转过 90的过程中感。