高考物理二轮复习 第16讲 交变电流综合问题课件
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高考物理二轮复习讲义：交变电流
高考物理交变电流辅导讲义一、课堂导入我们的日常生活离不开电，城市的灯火辉煌、工厂里的机器轰鸣，一切都离不开电。
长江三峡水力发电站已投入生产，各地火力发电厂比比皆是，它们的共同之处就是生产和输送的大多都是交变电流(如图是实验室手摇发电机产生的交变电流)。
什么是交变电流？与直流电流有什么不同？它又是如何产生的呢？发电站中的发电机能把天然存在的能量资源(如风能、水能、核能等)转化成电能(如图)，通过高压输电线路，将电能输送到乡村、工厂、千家万户。
来自发电厂的电有什么特性？我们怎样才能更好地利用它？这一章我们就来学习与此相关的内容。
新疆达坂城风力发电站三、本节知识点讲解1.交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流。
注：大小不变方向改变的电流也是交变电流。
2．直流电：方向不随时间变化的电流。
交变电流的产生1．产生：在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是交变电流，实验装置如图所示。
2．过程分析：如图所示。
(图A)(图B)(1)如图A所示：线圈由甲位置转到乙位置过程中，电流方向为a→b→c→d。
线圈由乙位置转到丙位置过程中，电流方向为a→b→c→d。
线圈由丙位置转到丁位置过程中，电流方向为b→a→d→c。
线圈由丁位置转到戊位置过程中，电流方向为b→a→d→c。
(2)如图B所示：在乙位置和丁位置时，线圈垂直切割磁感线，产生的电动势和电流最大；在甲位置和丙位置时，线圈不切割磁感线，产生的电动势和电流均为零。
3．两个特殊位置物理量的特点特别提醒：1线圈每经过中性面一次，线圈中感应电流就要改变方向。
2线圈转一周，感应电流方向改变两次。
典型例题：1、如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是()A．线圈每转动一周，指针左右摆动两次B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流C．图示位置ab边的感应电流方向为a→bD．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零解析：线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次。
人教版高中物理《交变电流》优秀PPT课件
有多个副线圈时满足 n1I1=n2I2+n3I3+……
变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制 变压器的低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制
第十六页，共28页。
4.理想变压器的输入功率由输出功率决定： P 1U 1I1U 2I2U R 222nn 2U 112/R 2
即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与 副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比， 与副线圈电路的电阻值成反比。
b. 频率 交变电流在1s内完成周期性变化的次数，叫做 交变电流的频率，通常用f表示,单位是赫兹(Hz)．
c. 周期和频率的 关系是
T 1 f
f1 T
ω=2π/T= 2πf
d. 转速 单位时间线圈转过的转数.单位为 r/s 或 r/min
第四页，共28页。
3、交变电流的有效值
交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直 流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热 量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流电的有效值。
的最大值为
E m N 0 B 8 0 . 0 0 S 2 0 1 2 8 0 1 0 4 0 V 0 4 . 4 V 8 ③
感应电动势的有效值
EEm4.48V3.2V
④
22
通过电流的有效值
I E 3.2 A6m 4 A ⑤ R1R2 4010
第十页，共28页。
5．一气体放电管，当其两电极间的电压超过
通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交流电，
给车头灯供电。
已 知 自 行 车 车 轮 半 径 r=35cm ， 摩 擦 小 轮 半 径
r0=1.00cm, 线圈有n=800匝，线圈横截面积s=20cm2，总
变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制 变压器的低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制
第十六页，共28页。
4.理想变压器的输入功率由输出功率决定： P 1U 1I1U 2I2U R 222nn 2U 112/R 2
即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与 副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比， 与副线圈电路的电阻值成反比。
b. 频率 交变电流在1s内完成周期性变化的次数，叫做 交变电流的频率，通常用f表示,单位是赫兹(Hz)．
c. 周期和频率的 关系是
T 1 f
f1 T
ω=2π/T= 2πf
d. 转速 单位时间线圈转过的转数.单位为 r/s 或 r/min
第四页，共28页。
3、交变电流的有效值
交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直 流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热 量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流电的有效值。
的最大值为
E m N 0 B 8 0 . 0 0 S 2 0 1 2 8 0 1 0 4 0 V 0 4 . 4 V 8 ③
感应电动势的有效值
EEm4.48V3.2V
④
22
通过电流的有效值
I E 3.2 A6m 4 A ⑤ R1R2 4010
第十页，共28页。
5．一气体放电管，当其两电极间的电压超过
通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交流电，
给车头灯供电。
已 知 自 行 车 车 轮 半 径 r=35cm ， 摩 擦 小 轮 半 径
r0=1.00cm, 线圈有n=800匝，线圈横截面积s=20cm2，总
高中物理选修交流电交变电流复习PPT课件
A组能力训练题2 2、一只标有“220V，100W”的灯泡接在
u=311sin314t V的交流电源上，则（ AD ） A. 该灯泡能正常发光 B. 与灯泡串联的电流表读数为0.64A C. 与灯泡并联的电压表读数为311V D. 通过灯泡的电流i=0.64sin314t A
A组能力训练题3 3、矩形线圈长为a，宽为b，在匀强磁场中以角速度ω 绕中心轴匀速转动。设t=0时线圈平面与磁场平行， 匀强磁场的磁感应强度为B，则线圈中感应电动势的 即时值为（ D ）
b
d B
c
（1）求产生感应电动势的最大值； （2）若从图示位置开始计时，写出 感应电流随时间变化的函数表达式；
O RVA
（3）交流电压表和交流电流表的示数各为多少？
（4）发电机的功率为多少？
（5）从图示位置起，转过90°过程中，平均电动势多大
？通过线框截面电量多大？
（6）从图示位置起，转过90°过程中，外力做功多少？
A
u
VR
A组能力训练题5
5、一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内
的固定轴转动．线圈中的感应
e
电动势e随时间t的变化如图所 O
示.下面说法中正确的是:（ D ）
t1 t2 t3 t4
t
A.t1时刻通过线圈的磁通量为零 B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最 大
由题中条件得1s内水做功
W =ρq tgh=5×104 J 发电机的输出功率： P输出=ηW/t=2.5×104W
升压变压器的输入电流（即原线圈电流）为： I1PU 输 1 出 ＝2.5315400A＝ 7.14A
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典例精析
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例 1 一个闭合矩形线圈的长为 a，宽为 b，电阻为 R，处在竖直向下的匀 强磁场中，磁场强度为 B，线圈从中性面开始转动，当转到与中性面成 θ 角时， 所用时间为 t，求：
第十一章 交变电流
第一节 交变电流及其题）人教版高物理P PT《交 变电流 》PPT 精讲课 件ppt优 质说课 稿（精 选）
1．如图，在由一对磁极产生的匀强磁场中，当闭合矩形线圈的转轴垂直于 磁场且在磁极间转动时，产生的电流大小和方向都会发生周期性的变化，这样的 电流叫做交变电流。
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例 2 如图所示，单匝矩形闭合导线框 abcd 全部处于磁感应强度为 B 的水 平匀强磁场中，线框面积为 S，电阻为 R。线框绕与 cd 边重合的竖直固定转轴 以角速度 ω 匀速转动，线框中感应电流的有效值 I＝____。线框从中性面开始转 过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量 q＝____。
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高三物理交变电流PPT优秀课件
正弦函数式。
1
如图10-1-5(a)所示，一矩形线圈abcd放置在匀
强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速
度ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹
角θ=45°时(如图10-1-5(b))为计时起点，并规
定当电流自a流向b时电流方向为正。则下列
四幅图中正确的是 (
)D
图10-1-5
感应强度为B，线圈与外电阻R构成闭合电
路，整个线圈的电阻为r。现在让线框以
OO′连线为轴，以角速度ω匀速转动，从 图示时刻开始计时，求：
(1)闭合电路中电流瞬时值的表达式；
(2)当 t
4
时，电阻R两端的电压值。
【答案】(1)inB2l si nt
2(Rr)
2nB2lR
(2) 4(Rr)
图10-1-3
1.本章内容实际上是电磁感应现象研究的继续，是楞 次定律及法拉第电磁感应定律的具体应用。其知识特点是 需要了解识记的基本概念较多，但重点内容突出，主要围 绕交变电流的产生、变化规律及表征交变电流的物理量这 一中心展开，在此基础上研究了变压器的工作原理和远距 离输电。另外，简单介绍了电感、电容对交变电流的影响。
2.本章知识的另一个特点是与科学、技术、社会联系 密切，输电工程又是属于知识密集型工程，在学习的过程 中，要注意理论联系实际，要善于知识的迁移、综合和应 用。
要点一 中性面与峰值面的比较
中性面
含义
线圈平面与磁 场方向垂直
磁通量 磁通量的变化率
感应电动势
最大(BS) 0 0
峰值面 线圈平面与磁
场方向平行 零
2.在交流电路中，电压表、电流表、功率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，所给出的交流电的电压、电流及电功率指的都是有效值。
人教版高中物理《交变电流》PPT优秀课件
辛勤的蜜蜂永没有时间悲哀。汽车坐垫布莱克
感应电流为零。 当你的希望一个个落空，你也要坚定，要沉着！朗费罗
嘲讽是一种力量，消极的力量。赞扬也是一种力量，但却是积极的力量。 当你的希望一个个落空，你也要坚定，要沉着！朗费罗
任何的 2限.制线，都圈是从自每己的经内心过开始的中。 性面一次，交流电方向改变一次， 线圈每转动一周，两次经过中性面，交流电的方向 改变两次。 3.线圈与磁感线平行时（与中性面垂直） ，磁通量为 零，感应电动势最大，感应电流最大。
2、Em匀速转动过程中能产生电动势的最大值——峰值， ω为线圈转动的角速度 e为瞬时值
3、此表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立
4、若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧
姆定律
i
e Rr
Em sin t
Rr
Im
sin t
R两端的电压为 u iR ImR sin t Um sin t
小结
1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。
2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动
3、交变电流的变化规律： （1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一 次，感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感 应电流的方向改变两次。
（2）大小变化规律-------按正弦规律变化：
5.1 交变电流 （一）交流发电机的基本构造
1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 3、交变电流的变化规律：
u=Umsinωt
Um=ImR叫电压的最大值
问题：为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？
三．交变电流的变化规律
e为感应电动势在时刻t的瞬时值，
2、Em匀速转动过程中能产生电动势的最大值——峰值，
感应电流为零。 当你的希望一个个落空，你也要坚定，要沉着！朗费罗
嘲讽是一种力量，消极的力量。赞扬也是一种力量，但却是积极的力量。 当你的希望一个个落空，你也要坚定，要沉着！朗费罗
任何的 2限.制线，都圈是从自每己的经内心过开始的中。 性面一次，交流电方向改变一次， 线圈每转动一周，两次经过中性面，交流电的方向 改变两次。 3.线圈与磁感线平行时（与中性面垂直） ，磁通量为 零，感应电动势最大，感应电流最大。
2、Em匀速转动过程中能产生电动势的最大值——峰值， ω为线圈转动的角速度 e为瞬时值
3、此表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立
4、若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧
姆定律
i
e Rr
Em sin t
Rr
Im
sin t
R两端的电压为 u iR ImR sin t Um sin t
小结
1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。
2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动
3、交变电流的变化规律： （1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一 次，感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感 应电流的方向改变两次。
（2）大小变化规律-------按正弦规律变化：
5.1 交变电流 （一）交流发电机的基本构造
1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 3、交变电流的变化规律：
u=Umsinωt
Um=ImR叫电压的最大值
问题：为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？
三．交变电流的变化规律
e为感应电动势在时刻t的瞬时值，
2、Em匀速转动过程中能产生电动势的最大值——峰值，
高三第二轮复习——交变电流课件
t
2π T ω
。
ω f 2π
。
f 1。
T
3、初相角与相角
中性面：线圈在匀强磁场中旋转，当 线圈平面与磁感线垂直时，各边都不 切割磁感线，线圈中没有感应电动势， 这初个相位角φ置0 ：叫是做指在中初性始时面刻。线圈平面与中性面的夹角。
相角 : 0 t
4、有效值
交流电的有效值是根据电流的热效应耒 规定的，即在同一时间内，跟某一交流 电能使同一电阻产生相等热量的直流电 的数值，叫该交流的有效值。
(2)从图示位置转过90°的过程中，线圈中发生的磁通 量变化
=
BS，历时△t
=
4×61020s
1 8
s。因此，有
N NBS 20 0.2 0.2 0.28 8V
t t
(3)由于电流不是恒定电流，通电线圈所受安培力矩 受两个因素的影响：一是安培力随电流发生变化，一 是力臂随线圈的位置发生变化。
Q直 I 2 RT 0.02I 2 RJ 因为Q交 Q直，即 0.5R 0.02I2 R
0.5
I
A 5A
0.02
答：此交流电的有效值为5A，选项B正确。 说明：学习物理，要分清什么规律是普遍适用的规律，什么规律是特 殊规律。例如，正弦交流电不同于其他交流电，它是按正弦规律变化 的。只有正弦交流电的有效值才是其最大值的1 / 2，其他交流电(如本题 的情况)就不能套用这个结论。但不论什么形式的交流电有效值的定义 却是相同的，都可以根据有效值的物理意义去计算有效值的大小。
解：由eU 0
1 2
mv02得电子入射速度
v0
2eU 0 m
2×1.6×1019 ×5000米 9.1×1051