2022高三物理一轮复习-22.1-交变电流的产生和描述精品课件.ppt
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1、第一页,编辑于星期四:二十二点 十分。内容要求说明交流发电机及其产生正弦式电流的原理,正弦式电流的图象和三角函数表达式、最大值与有效值,周期与频率只要求讨论单相理想变压器电阻、电感和电容对交变电流的作用第二页,编辑于星期四:二十二点 十分。内容要求说明变压器的原理电压比和电流比只要求讨论单相理想变压器电能的输送电磁场电磁波电磁波的周期、频率、波长和波速无线电波的发射和接收电视雷达第三页,编辑于星期四:二十二点 十分。本章知识是电磁感应的应用和延伸,高考对本章知识是电磁感应的应用和延伸,高考对本章知识的考查主要体现在本章知识的考查主要体现在“三突出三突出”:一:一是突出考查交变电流的产生过程;二
2、是突出是突出考查交变电流的产生过程;二是突出考查交变电流的图象和交变电流的四值;三考查交变电流的图象和交变电流的四值;三是突出考查变压器,一般试题难度不大,且是突出考查变压器,一般试题难度不大,且多以选择题的形式出现对于电磁场和电磁多以选择题的形式出现对于电磁场和电磁波只作一般的了解波只作一般的了解第四页,编辑于星期四:二十二点 十分。本章知识易与力学和电学知识综合,如带电本章知识易与力学和电学知识综合,如带电粒子在加有交变电压的平行金属板间的运动,粒子在加有交变电压的平行金属板间的运动,交变电路的分析与计算等同时,本章知识交变电路的分析与计算等同时,本章知识也易与现代科技和信息技术相联系,如
3、也易与现代科技和信息技术相联系,如“电电动自行车动自行车”“”“磁悬浮列车磁悬浮列车”等另外,远距等另外,远距离输电也要引起重视离输电也要引起重视第五页,编辑于星期四:二十二点 十分。同学们在复习时,对正弦交变电流的产生过同学们在复习时,对正弦交变电流的产生过程要做到程要做到“情、数、形情、数、形”三者相统一;对交三者相统一;对交变电流的变电流的“最大值、瞬时值、有效值、平均最大值、瞬时值、有效值、平均值值”一定要注意各类值的不同用法,尤其是一定要注意各类值的不同用法,尤其是不同情况下的有效值计算是高考考查的主要不同情况下的有效值计算是高考考查的主要内容;对变压器的原理理解的同时,还要掌内容;
4、对变压器的原理理解的同时,还要掌握变压器的静态计算和动态分析握变压器的静态计算和动态分析第六页,编辑于星期四:二十二点 十分。第第1课时交变电流的产生和描述课时交变电流的产生和描述第七页,编辑于星期四:二十二点 十分。一、交变电流的产生和变化规律一、交变电流的产生和变化规律1定义:大小和方向都随时间做定义:大小和方向都随时间做_的电流,叫做交变电流,的电流,叫做交变电流,下图所示均为交变电流下图所示均为交变电流【注意】【注意】方向随时间做周期性的变化是交方向随时间做周期性的变化是交变电流的重要特征变电流的重要特征周期性变化周期性变化第八页,编辑于星期四:二十二点 十分。2正弦式交变电流的产生正
5、弦式交变电流的产生在匀强磁场中,绕垂直于磁场方向且在线圈在匀强磁场中,绕垂直于磁场方向且在线圈平面内的轴匀速转动的线圈产生的电流是正平面内的轴匀速转动的线圈产生的电流是正弦交变电流弦交变电流第九页,编辑于星期四:二十二点 十分。3正弦式交变电流的变化规律正弦式交变电流的变化规律(1)两个特殊位置两个特殊位置线圈平面与中性面重合时,磁通量最大,电线圈平面与中性面重合时,磁通量最大,电动势为动势为_,磁通量的变化率为零;线圈平,磁通量的变化率为零;线圈平面与中性面垂直时,磁通量为面与中性面垂直时,磁通量为_,电动势,电动势_,磁通量的变化率最大,磁通量的变化率最大零零零零最大最大第十页,编辑于星期
6、四:二十二点 十分。(2)变化规律变化规律若线圈转到中性面开始计时,则感应电动势若线圈转到中性面开始计时,则感应电动势与感应电流的表达式分别为:与感应电流的表达式分别为:e_,i_.Emsin tImsin t第十一页,编辑于星期四:二十二点 十分。若线圈转到与中性面垂直位置开始计时,则若线圈转到与中性面垂直位置开始计时,则感应电动势与感应电流的表达式分别为:感应电动势与感应电流的表达式分别为:eEmcos t,iImcos t.第十二页,编辑于星期四:二十二点 十分。二、描述交变电流的物理量二、描述交变电流的物理量1交变电流的交变电流的“四值四值”(1)瞬时值:表示当线圈转到某一位置或某瞬时
7、值:表示当线圈转到某一位置或某一时刻,线圈中产生的感应电动势或感应电一时刻,线圈中产生的感应电动势或感应电流的值正弦式交变电流的电动势、电压和流的值正弦式交变电流的电动势、电压和电流的瞬时值的表达式分别为:电流的瞬时值的表达式分别为:第十三页,编辑于星期四:二十二点 十分。NBS Nm 第十四页,编辑于星期四:二十二点 十分。【注意】【注意】此时不要误认为此时不要误认为m最大时,电最大时,电动势最大,这只是一个计算公式动势最大,这只是一个计算公式(3)有效值:有效值是利用电流的有效值:有效值是利用电流的_定义的,即如果在相同的时间内,交变电流定义的,即如果在相同的时间内,交变电流通过电阻时产生
8、的热量与直流电通过同一电通过电阻时产生的热量与直流电通过同一电阻时产生的热量相等,则直流电的数值就是阻时产生的热量相等,则直流电的数值就是该交变电流的有效值该交变电流的有效值热效应热效应第十五页,编辑于星期四:二十二点 十分。第十六页,编辑于星期四:二十二点 十分。【注意】【注意】以上关系式仅对正弦式交变电流以上关系式仅对正弦式交变电流适用,对其他形式的交变电流并不适用,其适用,对其他形式的交变电流并不适用,其他情况需按照有效值的定义进行计算他情况需按照有效值的定义进行计算第十七页,编辑于星期四:二十二点 十分。第十八页,编辑于星期四:二十二点 十分。2周期、频率、角速度周期、频率、角速度交变
9、电流的周期、频率、角速度都是表征交交变电流的周期、频率、角速度都是表征交变电流变化快慢的物理量变电流变化快慢的物理量(1)周期周期T:交变电流完成一次周期性变化所:交变电流完成一次周期性变化所需的时间需的时间(2)频率频率f:交变电流在:交变电流在1 s内完成周期性变化内完成周期性变化的次数的次数第十九页,编辑于星期四:二十二点 十分。第二十页,编辑于星期四:二十二点 十分。三、电感和电容对交变电流的阻碍作用三、电感和电容对交变电流的阻碍作用1电感是电感是“通通_,阻,阻_;通低频,;通低频,阻高频阻高频”【说明】【说明】电感对直流电的阻碍作用很小,电感对直流电的阻碍作用很小,而当通交变电流时
10、,由于线圈的自感作用,而当通交变电流时,由于线圈的自感作用,对交变电流有阻碍作用,所以对交变电流有阻碍作用,所以“通直流,阻通直流,阻交流交流”交变电流的频率越高,电感对它的交变电流的频率越高,电感对它的阻碍作用越大,所以阻碍作用越大,所以“通低频,阻高频通低频,阻高频”直流直流交流交流第二十一页,编辑于星期四:二十二点 十分。2电容器对直流电路来说是断路,而交变电容器对直流电路来说是断路,而交变电流可以通过对电容器电流可以通过对电容器_、_、使电路中有电流,故表现为交变电流,使电路中有电流,故表现为交变电流,“通通过过”了电容器交变电流的频率越高,电容了电容器交变电流的频率越高,电容对它的阻
11、碍作用越小,所以对它的阻碍作用越小,所以“通通_,阻,阻_”充电充电放电放电高频高频低频低频第二十二页,编辑于星期四:二十二点 十分。一、交变电流的产生及变化特点一、交变电流的产生及变化特点关于交变电流产生及变化特点注意以下几个关于交变电流产生及变化特点注意以下几个方面:方面:1正正(余余)弦交流电的产生条件为:匀强磁弦交流电的产生条件为:匀强磁场、转轴垂直磁场方向、线圈匀速转动,三场、转轴垂直磁场方向、线圈匀速转动,三者缺一不可,否则所产生的就不是正者缺一不可,否则所产生的就不是正(余余)弦弦交变电流交变电流第二十三页,编辑于星期四:二十二点 十分。2交变电流的变化规律与线圈的形状及转交变电
12、流的变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的某个位置无关动轴处于线圈平面内的某个位置无关3线圈过中性面一次,电流方向改变一次,线圈过中性面一次,电流方向改变一次,线圈转一周,电流方向改变两次线圈转一周,电流方向改变两次第二十四页,编辑于星期四:二十二点 十分。第二十五页,编辑于星期四:二十二点 十分。2利用有效值的定义计算利用有效值的定义计算即有效值等于一直流电在相同时间内通过同即有效值等于一直流电在相同时间内通过同一电阻产生相等的热量此法只适用于求矩一电阻产生相等的热量此法只适用于求矩形脉冲电流或不连续正弦交变电流以及它们形脉冲电流或不连续正弦交变电流以及它们的组合电流的有效值的组合电流
13、的有效值具体方法为:取一个周期具体方法为:取一个周期T的时间,计算出的时间,计算出直流和交流分别通过相同的电阻产生的热量,直流和交流分别通过相同的电阻产生的热量,列方程求解列方程求解第二十六页,编辑于星期四:二十二点 十分。一、交流电的产生一、交流电的产生如右图所示,矩形线圈边长为如右图所示,矩形线圈边长为ab20 cm,bc10 cm,匝数,匝数N100匝,磁场的磁感应匝,磁场的磁感应强度强度B0.01 T当线圈以当线圈以n50 r/s的转速的转速从图示位置开始逆时针匀速转动时,求:从图示位置开始逆时针匀速转动时,求:第二十七页,编辑于星期四:二十二点 十分。(1)线圈中交变电动势瞬时值表达
14、式;线圈中交变电动势瞬时值表达式;(2)从线圈开始转起动,经从线圈开始转起动,经0.01 s时感应电动时感应电动势的瞬时值势的瞬时值第二十八页,编辑于星期四:二十二点 十分。【解析】【解析】(1)线圈的角速度为线圈的角速度为2n100 rad/s产生的感应电动势的最大值为产生的感应电动势的最大值为EmNBSNBabbc6.28 V又刚开始转动时线圈平面与中性面夹角为又刚开始转动时线圈平面与中性面夹角为30/6故线圈中交变电动势的瞬时值表达式为故线圈中交变电动势的瞬时值表达式为eEmsin(t/6)6.28sin(100t/6)V.第二十九页,编辑于星期四:二十二点 十分。(2)把把t0.01
15、s代入上式,可得此时感应电动代入上式,可得此时感应电动势的瞬时值:势的瞬时值:e3.14 V.【答案】【答案】(1)e6.28sin(100t/6)V(2)3.14 V【点评】【点评】公式公式eEmsin 中的中的为线圈平为线圈平面与中性面的夹角面与中性面的夹角第三十页,编辑于星期四:二十二点 十分。1如下图所示,一矩形线圈如下图所示,一矩形线圈abcd放置在匀放置在匀强磁场中,并绕过强磁场中,并绕过ab、cd中点的轴中点的轴OO以角以角速度速度逆时针匀速转动若以线圈平面与磁逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角场夹角45时为计时起点,并规定当电时为计时起点,并规定当电流自流自a流向流向b时电流
16、方向为正则四幅图中正时电流方向为正则四幅图中正确的是确的是()第三十一页,编辑于星期四:二十二点 十分。第三十二页,编辑于星期四:二十二点 十分。第三十三页,编辑于星期四:二十二点 十分。【答案】【答案】D第三十四页,编辑于星期四:二十二点 十分。二、求电热、电荷量的问题二、求电热、电荷量的问题第三十五页,编辑于星期四:二十二点 十分。第三十六页,编辑于星期四:二十二点 十分。第三十七页,编辑于星期四:二十二点 十分。第三十八页,编辑于星期四:二十二点 十分。【点评】【点评】要知道正弦交变电流的最大值、要知道正弦交变电流的最大值、瞬时值、有效值、平均值的区别,不可混淆,瞬时值、有效值、平均值的
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