广东省高中物理第一轮总复习-第11章第1讲交流电的产生及描述-粤教版-新课标.ppt
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1、内容内容要求要求说明说明交变电流、交变电流的图象交变电流、交变电流的图象正正弦弦交交变变电电流流的的函函数数表表达达式式、峰峰值和有效值值和有效值理想变压器理想变压器远距离输电远距离输电1.本本章章所所讲讲的的交交变变电电流流的的知知识识,是是前前面面学学过过的的电电和和磁磁的的知知识识的的发发展展和和应应用用,交交流流电电相相比比于于直直流流电电,有有许许多多优优点点,这这使使得得交交流流电电与与生生产产生生活活有有着着比比直直流流电电更更广广泛泛和和密密切切的的联联系系.对对照照新新课课标标及及2010年年高高考考考考试试说说明明,不不难难看看出出对对学学生生的的要要求求并并不不高高,但但
2、从从新新课课标标的的精精神神及及高高考考的的方方向向来来看看,本本章章内内容容应应该该会会在在高高考考中中有有一一定定程程度度的的体体现现.交交流流电电的的产产生生原原理理和和变变化化规规律律、交交流流电电的的图图象象、特特点点、变变压压器器及及电能的输送等问题是考生必须掌握的内容电能的输送等问题是考生必须掌握的内容.2.从从近近几几年年各各地地高高考考试试题题来来看看,交交流流电电的的产产生生、图图象象、规规律律及及有有效效值值;理理想想变变压压器器电电压压关关系系及及功功率率、电电流流关关系系;远远距距离离输输电电等等知知识识点点在在高高考考试试题题中中频频繁繁出出现现,这这些些高高考考热
3、热点点内内容容,是是同同学学们们复复习的重点习的重点.3.在在新新课课标标中中,要要求求学学生生知知道道传传感感器器作作用用、意意义义以以及及常常见见的的传传感感器器的的基基本本工工作作原原理理,了了解解传传感感器器在在生生产产和和生生活活中中的的应应用用.虽虽然然在在2010高高考考考考纲纲中中对对这这部部分分内内容容并并没没有有提提出出明明确确的的要要求求,但但并并不不排排除除高高考考中中出出现现涉涉及及传传感感器器的的可可能能性性,这这在在新新课课标标实实施施前前的的高高考考题题中中都都已已经经得得到到了了验验证证.因因此此,学学生生在在复复习习时时对对传传感感器器的的问问题题还还是是应
4、该适当的关注应该适当的关注.1.以以“交交流流电电的的规规律律”为为复复习习中中心心,掌掌握握交交流流电电的的产产生生、特特点点及及特特征征物物理理量量.交交流流电电是是电电流流的的大大小小和和方方向向均均随随时时间间发发生生变变化化的的电电流流,它它按按正正弦弦或或余余弦弦规规律律变变化化,既既可可以以用用函函数数公公式式来来分分析析或或进进行行有有关关计计算算,也也可可以以利利用用图图象象的的方方法法来来研研究究交交流流电电,无无论论是是哪哪一一种种方方法法,必必须须正正确确掌掌握握交交流流电电的的特特征征物物理理量量的的计计算算,包包括括周周期期、频率和有效值等频率和有效值等.2.以以“
5、变变压压器器的的原原理理”为为复复习习核核心心,掌掌握握变变压压器器传传输输电电能能的的特特点点,研研究究远远距距离离输输电电问问题题.变变压压器器是是利利用用互互感感原原理理将将交交流流电电的的电电压压改改变变的的一一个个重重要要的的电电力力处处理理装装置置.必必须须掌掌握握变变压压器器的的基基本本原原理理和和传传输输电电能能特特点点,要要了了解解远远距距离离输输电电的的基基本本模模式式,弄弄清清输输电电规规律律,正正确确设设计出输电方案,更好的传送能源计出输电方案,更好的传送能源.电阻、电感和电容对交变电流的作用电阻、电感和电容对交变电流的作用高压输电高压输电变压器:变压器:正正弦弦交交变
6、变电电流流产生:矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生:矩形线圈在匀强磁场中匀速转动描述描述瞬时值:瞬时值:i=Imsint峰值:峰值:Im=NBS/R周期周期T和频率和频率f图象:正弦曲线图象:正弦曲线输送输送一、交变电流的产生一、交变电流的产生1.交交变变电电流流的的概概念念:和和都都随随时时间做周期性变化的电流间做周期性变化的电流.2.交交变变电电流流的的产产生生:线线圈圈在在中中绕绕匀匀速速转转动动时时,就就能能产产生正弦交流电生正弦交流电.大小大小方向方向匀强磁场匀强磁场垂直于磁场方向的轴垂直于磁场方向的轴(1)交变电流产生的过程分析交变电流产生的过程分析如如下下图图所所示示为为矩矩形形线
7、线圈圈abcd在在磁磁场场中中绕绕轴轴OO转转动动时时的的截截面面图图.转转动动过过程程中中,穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量发发生生变变化化.其其中中ab和和cd两两条条边边在在切切割割磁磁感感线线,产产生生感感应应电电动动势势,线线圈圈上上就就有有了了感感应应电电流流.具具体体分分析析可可从从图图中中看看出出,图图时时,导导体体不不切切割割磁磁感感线线,线线圈圈中中无无电电流流;图图时时,导导体体垂垂直直切切割割磁磁感感线线,线线圈圈中中有有电电流流,且且电电流流从从a端端流流入入;图图同同图图;图图中中电电流流从从a端端流流出出,图图同图同图,这说明电流方向发生了改变,这说明电流方向发生
8、了改变.(2)关于中性面关于中性面线圈平面线圈平面 时时.线圈中的线圈中的。为为零零,这这一一位位置置叫叫中中性性面面.如如图图和和图图位位置置.线圈平面经过中性面时,线圈平面经过中性面时,最大,最大,_发发生生改改变变.线线圈圈绕绕轴轴转转一一周周经经过过中中性性面面两两次次,因此感应电流方向改变两次因此感应电流方向改变两次.垂直于磁感线垂直于磁感线感应电感应电流流磁通量磁通量电流方电流方向向(3)交流电动势的最大值交流电动势的最大值在在交交变变电电流流的的产产生生过过程程中中,当当线线圈圈平平面面处处于于中中性性面面时时尽尽管管磁磁通通量量最最大大,但但电电动动势势的的瞬瞬时时值值为为零零
9、.而而当当线线圈圈平平面面与与中中性性面面垂垂直直时时,尽尽管管磁磁通通量量为为零零,但但由由于于切切割割磁磁感感线线的的两两条条边边速速度度和和磁磁场场方方向向垂垂直直,使使得得最最大大,所所 以以 电电 动动 势势 的的 瞬瞬 时时 值值 e达达 到到 最最 大大 值值 .磁通量的变化率磁通量的变化率Em=NBS二、交变电流的变化规律二、交变电流的变化规律1.正弦式交变电流的瞬时表达式:正弦式交变电流的瞬时表达式:.正正弦弦式式交交变变电电流流的的电电动动势势瞬瞬时时表表达达式式的的推推导:导:以以线线圈圈平平面面过过中中性性面面为为计计时时开开始始,经经过过时时间间t,线线圈圈与与中中性
10、性面面的的夹夹角角为为=t.ab、cd两两边边的的线速度大小均为线速度大小均为由由右右图图可可知知,该该速速度度在在垂垂直直于于磁磁场场方方向向上上的分量为的分量为e=Emsint=NBSsintab中中产产生生的的感感应应电电动动势为势为在回路中,在回路中,cd、ab两边产生的感应电动势大小相等,且两两边产生的感应电动势大小相等,且两感应电动势的方向一致,所以单匝线圈中的感应电动势为感应电动势的方向一致,所以单匝线圈中的感应电动势为e=2eab=Blbclabsint=BSsint.若是若是N匝线圈,则产生的感应电动势的表达式为匝线圈,则产生的感应电动势的表达式为e=NBSsint.2.正弦
11、式交变电流的图象正弦式交变电流的图象线线圈圈在在匀匀强强磁磁场场中中绕绕垂垂直直于于磁磁场场方方向向的的轴轴匀匀速速转转动动的的过过程程中中,从从线线圈圈平平面面离离开开中中性性面面开开始始计计时时,线线圈圈中中产产生生的的感感应应电电动动势势是是按按正正弦弦规规律变化律变化.其交流电动势瞬时值图象如图甲:其交流电动势瞬时值图象如图甲:实实验验表表明明欧欧姆姆定定律律也也适适用用于于交交变变电电流流的的纯纯电电阻阻电电路路,有有:i=Imsint,其其中中Im=,R为为电电路路中中的的总总电电阻阻.电电流流瞬瞬时时值图象如图乙值图象如图乙.三、表征交流电的物理量三、表征交流电的物理量1.交流电
12、的周期、频率和角频率交流电的周期、频率和角频率交交流流电电的的周周期期(T)、频频率率(f)和和角角频频率率()都都是是用用来来描描述述交交流流电电变变化化快快慢慢的的物物理理量量,它它们们之之间存在如下关系:间存在如下关系:2.交流电的有效值交流电的有效值(1)有有效效值值定定义义:让让交交流流电电和和直直流流电电通通过过同同一个电阻,如果在相同时间内产生的一个电阻,如果在相同时间内产生的。,这这一一直直流流电电的的数数值值就就叫叫做做这这一一交交流流电电的的有效值有效值.(2)正弦交流电的有效值与最大值的关系:正弦交流电的有效值与最大值的关系:电动势有效值电动势有效值电压有效值电压有效值电
13、流有效值电流有效值热量相热量相同同(3)注意有效值与平均值的区别:注意有效值与平均值的区别:有有效效值值是是指指交交流流电电在在产产生生热热效效应应方方面面跟跟直直流流电电等等效效.通通常常交交流流电电压压表表和和电电流流表表测测量量的的数数值值,以及各种使用交流电的电气设备上所标的以及各种使用交流电的电气设备上所标的和和的数值,都是指有效值的数值,都是指有效值.根据法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律,可以,可以计计算算在在一一段段时时间间t内内的的平平均均电电动动势势.交交流流电电的的平平均均值值与与热热效效应应无无关关,但但一一段段时时间间内内通通过过电电路路的的 决定于电流的平均值
14、决定于电流的平均值.额定电压额定电压额定电流额定电流电荷量电荷量 主主题题(1)掌掌握握交交流流电电的的变变化化规规律律,会会进进行行交流电物理量的计算交流电物理量的计算 (双双选选)(2010普普宁宁模模拟拟)一一矩矩形形金金属属线线圈圈共共10匝匝,绕绕垂垂直直磁磁场场方方向向的的转转轴轴在在匀匀强强磁磁场场中中匀匀速速转转动动,线线圈圈中中产产生生的的交交变变电电流流的的电电动动势势e随随时时间间t变变化化的的情情况况为为e=10sin10 t(V)下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A该交变电流的频率是该交变电流的频率是10HzB当当t=s时,通过线圈的磁通量恰好为零时,通过线圈的
15、磁通量恰好为零C线圈转动过程中穿过线圈的最大磁通量为线圈转动过程中穿过线圈的最大磁通量为 WbD该交变电流电动势的有效值为该交变电流电动势的有效值为5 VCD 交变电流的函数表达式交变电流的函数表达式 由由e=10sin10p pt(V)得得电电动动势势的的有有效效值值E=Em=5 V,频频率率f=5Hz;把把t=s代代入入e表表达达式式,得得e=0,此此时时通通过过线线圈圈 的的 磁磁 通通 量量 恰恰 好好 最最 大大;C项项 要要 用用Em=NBSw w=NF Fmw w,得到,得到 联联系系正正弦弦交交变变电电流流感感应应电电动动势势的的瞬瞬时时值值、最大值的桥梁是感应电动势瞬时值表达
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