交变电流的产生和描述优秀课件.ppt

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1、交变电流的产生和交变电流的产生和交变电流的产生和交变电流的产生和描述描述描述描述第1页，本讲稿共39页2011高考高考导导航航考纲展示1.交变电流、交变电流的图象交变电流、交变电流的图象2正弦交变电流的函数表达式、峰正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值值和有效值3理想变压器理想变压器4远距离输电远距离输电实验十一：传感器的简单使用实验十一：传感器的简单使用第2页，本讲稿共39页2011高考高考导导航航命题热点1.交变电流的产生及描述，特别是有交变电流的产生及描述，特别是有效值的计算效值的计算2变压器的原理，电压比、电流比变压器的原理，电压比、电流比及功率关系是考查重点及功率关系是考查重点3将

2、变压器与电磁感应等综合考查将变压器与电磁感应等综合考查4常见传感器与实际问题及与其他常见传感器与实际问题及与其他知识的综合知识的综合第3页，本讲稿共39页第一节第一节第一节第一节 交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述第4页，本讲稿共39页基基础础知知识识梳理梳理一、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图10111交变电流：和 都随时间做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流(AC)方向变化为其主要特征大小大小方向方向第5页，本讲稿共39页基基础础知知识识梳理梳理2正弦交变电流正弦交变电流(1)特点：随时间按正特点：随时间按正(余余)弦规

3、律变弦规律变化的交变电流化的交变电流(2)产生：如图产生：如图1011所示，将线所示，将线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁感线的圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁感线的轴做匀速转动，线圈中就会产生正轴做匀速转动，线圈中就会产生正(余余)弦弦交变电流交变电流第6页，本讲稿共39页基基础础知知识识梳理梳理(3)中性面中性面定义：与磁场方向定义：与磁场方向 的平面的平面特点特点a线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量 ，磁通量的变化率为，磁通量的变化率为 ，感应电动势为，感应电动势为 b线圈转动一周，线圈转动一周，次经过中性面，线圈每经次经过中性面，线圈每经过过 一次，电流的

4、方向就改变一次一次，电流的方向就改变一次垂直垂直最大最大零零中性面中性面零零两两第7页，本讲稿共39页基基础础知知识识梳理梳理3正弦式电流的变化规律正弦式电流的变化规律(线圈在中性线圈在中性面位置开始计时面位置开始计时)(1)电动势电动势(e)：e .(2)电压电压(u)：u .(3)电流电流(i)：i .EmsintUmsintImsint第8页，本讲稿共39页基基础础知知识识梳理梳理特别提示特别提示：(1)电流大小变化但电流大小变化但是方向不变的仍然是直流电；是方向不变的仍然是直流电；(2)函数表达式函数表达式eEmsint，只，只有从中性面开始计时才能成立，如果有从中性面开始计时才能成立

5、，如果开始位置和中性面的夹角为开始位置和中性面的夹角为，则瞬时，则瞬时值表达式为值表达式为eEmsin(t)第9页，本讲稿共39页基基础础知知识识梳理梳理二、描述交变电流的物理量二、描述交变电流的物理量1交变电流的周期和频率的关系：交变电流的周期和频率的关系：T .2峰值和有效值峰值和有效值(1)峰值：交变电流的峰值是它能达峰值：交变电流的峰值是它能达到的到的 (2)有效值：让交流与恒定电流通过有效值：让交流与恒定电流通过 的电阻，它们在相同时间内产生的的电阻，它们在相同时间内产生的 相等，相等，则这个恒定电流则这个恒定电流I、恒定电压、恒定电压U就是这个交就是这个交变电流的有效值变电流的有效

6、值最大值最大值相同相同热量热量第10页，本讲稿共39页基基础础知知识识梳理梳理(3)正弦交变电流的有效值与峰值之间正弦交变电流的有效值与峰值之间的关系：的关系：第11页，本讲稿共39页基基础础知知识识梳理梳理特别提示特别提示：(1)只有正弦交变只有正弦交变电流的最大值和有效值满足倍关系，电流的最大值和有效值满足倍关系，其他交变电流无这种关系，且用电其他交变电流无这种关系，且用电器铭牌上标出的值均为有效值器铭牌上标出的值均为有效值(电容电容器除外器除外)(2)通常所说交变电流、电压的数通常所说交变电流、电压的数值，各种交流电器设备所标的额定电压值，各种交流电器设备所标的额定电压和额定电流的数值，

7、一般交流电表测量和额定电流的数值，一般交流电表测量的数值，都是指有效值的数值，都是指有效值(除非有特殊说除非有特殊说明明)第12页，本讲稿共39页课课堂互堂互动讲练动讲练一、正弦式电流的变化规律一、正弦式电流的变化规律1正弦式电流的变化规律正弦式电流的变化规律(线圈在中性面线圈在中性面位置开始计时位置开始计时)规律物理量函数图象磁通量mcost BScost电动势eEmsint nBSsint第13页，本讲稿共39页课课堂互堂互动讲练动讲练第14页，本讲稿共39页课课堂互堂互动讲练动讲练2.交变电流瞬时值表达式的书写基本思交变电流瞬时值表达式的书写基本思路路(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已

8、确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象或由公式知图象或由公式EmnBS求出相应峰值求出相应峰值(2)明确线圈的初始位置，找出对应明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式的函数关系式第15页，本讲稿共39页课课堂互堂互动讲练动讲练如：如：线圈从中性面开始转动，则线圈从中性面开始转动，则it图图象为正弦函数图象，函数式为象为正弦函数图象，函数式为iImsint.线圈从垂直中性面开始转动，则线圈从垂直中性面开始转动，则it图图象为余弦函数图象，函数式为象为余弦函数图象，函数式为iImcost.第16页，本讲稿共39页课课堂互堂互动讲练动讲练在交变电流的产生过程中，要特在交变电流的产生过程中，要特别注意

9、两个特殊位置的不同特点别注意两个特殊位置的不同特点1线圈平面与中性面重合时，线圈平面与中性面重合时，SB，最大，最大，/t0，e0，i0，电流方向将发生改变，电流方向将发生改变2线圈平面与中性面垂直时，线圈平面与中性面垂直时，SB，0，/t最大，最大，e最大，最大，i最大，电最大，电流方向不改变流方向不改变特别提醒特别提醒第17页，本讲稿共39页课课堂互堂互动讲练动讲练1如图如图1012所示，单所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线动，其转动轴线OO与磁感线垂与磁感线垂直已知匀强磁场的磁感应强直已知匀强磁场的磁感应强度度B1 T，线圈所围面积，线圈所围面

10、积S0.1 m2，转速，转速12 r/min.若从中性若从中性面开始计时，则线圈中产生的感面开始计时，则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为应电动势的瞬时值表达式应为()即时应用图1012第18页，本讲稿共39页课课堂互堂互动讲练动讲练Ae12sin120t(V)Be24sin120t(V)Ce0.04sin0.4t(V)De0.4cos2t(V)解析解析：选选C.矩形线圈在匀强磁场中匀矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生感应电动势的最大值为速转动产生感应电动势的最大值为EmBSBS2n10.10.4(V)0.04(V)第19页，本讲稿共39页课课堂互堂互动讲练动讲练初相：初相：00则感应电动

11、势瞬时值表达式为则感应电动势瞬时值表达式为eEmsin(t0)0.04sin0.4t(V)由此可知选项由此可知选项C是正确的是正确的第20页，本讲稿共39页课课堂互堂互动讲练动讲练二、对交变电流二、对交变电流“四值四值”的比较和的比较和理解理解1交变电流的瞬时值、峰值、有效值、交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值的比较平均值的比较物理量 物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值eEmsintiImsint计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值EmnBSImEm/(Rr)讨论电容器的击穿电压第21页，本讲稿共39页课课堂互堂互动讲练动讲练第22页，本讲稿共39页课课堂互堂互动

12、讲练动讲练2.对交变电流有效值的理解对交变电流有效值的理解交变电流的有效值是根据电流的热效交变电流的有效值是根据电流的热效应应(电流通过电阻生热电流通过电阻生热)进行定义的，所以进进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或热功率或热功率)进行计算注意进行计算注意“三同三同”：即：即“相同电阻相同电阻”，“相同时间相同时间”内产生内产生“相同相同热量热量”计算时计算时“相同时间相同时间”要取周期的整要取周期的整数倍，一般取一个周期数倍，一般取一个周期第23页，本讲稿共39页课课堂互堂互动讲练动讲练注意注意：在交流电路中，电压表、电：在交流电

13、路中，电压表、电流表等电工仪表的示数均为交变电流的流表等电工仪表的示数均为交变电流的有效值在没有具体说明的情况下，所有效值在没有具体说明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流指的是有给出的交变电流的电压、电流指的是有效值效值第24页，本讲稿共39页课课堂互堂互动讲练动讲练1由感应电动势的最大值公式由感应电动势的最大值公式EmnBS得，得，Em仅由仅由n、B、S、四个物四个物理量所决定，与轴的具体位置和线圈理量所决定，与轴的具体位置和线圈的形状都无关的形状都无关特别提醒特别提醒第25页，本讲稿共39页课课堂互堂互动讲练动讲练2.某交变电压为某交变电压为u6sin(314t)V，则，则()用此交变

14、电流作打点计时器的电用此交变电流作打点计时器的电源时，打点周期为源时，打点周期为0.02 s把额定电压为把额定电压为6 V的小灯泡接在此的小灯泡接在此电源上，小灯泡正常发光电源上，小灯泡正常发光即时应用第26页，本讲稿共39页课课堂互堂互动讲练动讲练把额定电压为把额定电压为6 V的小灯泡接在此电的小灯泡接在此电源上，小灯泡将被烧毁源上，小灯泡将被烧毁耐压耐压6 V的电容器不能直接接在此电的电容器不能直接接在此电源上源上ABC D第27页，本讲稿共39页课课堂互堂互动讲练动讲练第28页，本讲稿共39页高高频频考点例析考点例析一个电阻为一个电阻为r、边长为、边长为L的正方形线圈的正方形线圈abcd

15、共共n匝，线匝，线圈在磁感应强度为圈在磁感应强度为B的匀强磁的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴场中绕垂直于磁感线的轴OO以如图以如图1013所示的角速所示的角速度度匀速转动，外电路电阻匀速转动，外电路电阻为为R.题型一题型一 正确应用交变电流的正确应用交变电流的“四值四值”例1图1013第29页，本讲稿共39页高高频频考点例析考点例析(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向；在图中标出此刻线圈感应电流的方向；(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？有多大？(3)线圈平面与磁感线夹角为线圈平面与磁感线夹角为60时的感应时的感应电动势多大？电动势多大？(4)设发电机

16、由柴油机带动，其他能量设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？(5)从图示位置开始，线圈转过从图示位置开始，线圈转过60的过程中的过程中通过通过R的电荷量是多少？的电荷量是多少？第30页，本讲稿共39页高高频频考点例析考点例析【解析】解析】(1)电流方向电流方向dcba(图略图略)(2)根据根据EBlv得得EmnBSnBL2.(3)线圈平面与线圈平面与B成成60时的瞬时感应电动时的瞬时感应电动势势第31页，本讲稿共39页高高频频考点例析考点例析第32页，本讲稿共39页高高频频考点例析考点例析第33页，本讲稿共39页高高频频考点例

17、析考点例析【规律总结】规律总结】(1)求线圈在匀强磁场求线圈在匀强磁场中转动时产生的正弦交流电的电动势的最大中转动时产生的正弦交流电的电动势的最大值值Em时，可用公式时，可用公式EmnBS求解，此时求解，此时要注意别忘记线圈的匝数要注意别忘记线圈的匝数n.第34页，本讲稿共39页高高频频考点例析考点例析如图如图1014为一交变电流的为一交变电流的it图象，图象，该交变电流的有效值为多少？该交变电流的有效值为多少？题型二 交变电流有效值的计算例2图1014第35页，本讲稿共39页高高频频考点例析考点例析【思路点拨】思路点拨】根据有效值的定义根据有效值的定义即可求出交变电流的有效值即可求出交变电流的有效值【解析】解析】从题图看出交变电流周期从题图看出交变电流周期T0.4 s，t10.1 s，t20.1 s，t30.15 s，设，设有效值为有效值为I，则：，则：I12Rt1I22Rt2I32Rt3I2RT，其中，其中I13 A，I22 A，I31 A，代入得，代入得I1.9 A.【答案】答案】1.9 A第36页，本讲稿共39页高高频频考点例析考点例析第37页，本讲稿共39页随堂达随堂达标标自自测测点击进入第38页，本讲稿共39页课时课时活活页训练页训练点击进入第39页，本讲稿共39页