2020_2021学年高中物理第五章交变电流章末总结课件新人教版选修3_2202101262211

2021学年高中物理第五章交变电流3电感和电容对交变电流的影响课件新人教版选修322

A．A 中接的是电感线圈，B 中接的是电容器
B．A 中接的是电容器，B 中接的是电感线圈 C．A 中接的是电阻，B 中接的是电容器
D．若加的交流电频率增大，电压不变，则 L1 灯变得更暗，L2 灯变得更亮
解析：电感器的作用是“通直流、阻交流，通低频、阻高频”，
电容器的作用是“通交流、隔直流，通高频、阻低频”．由题意：
一、电感器对交变电流的阻碍作用阅读教材第 37～38 页“电感器对交变电流的阻碍作用”部分 1．实验探究
交变电流
2．感抗 (1)物理意义：表示电感器对交流的阻__碍__作 ___用_的大小． (2)影响感抗大小的因素：线圈的__自__感__系__数____越大，交流的 ___频__率___越高，感抗越大．
图解
1．电感器对交变电流产生阻碍作用的原因交变电流通过电感线圈时，由于电流的大小和方向时刻都在变化，所以自感现象就不断地发生，而自感电动势总是要阻碍电流变化的，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用． 2．影响感抗大小的因素：线圈的自感系数越大、交变电流的频率越高，电感器对交变电流的阻碍作用就越大，也就是说，线圈的感抗越大．
2．电容器对交变电流产生阻碍作用的原因电容器在充电过程中，电容器两极板上积聚的电荷就阻碍它们向这个方向运动．这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用，阻碍的强弱程度用容抗表示． 3．影响容抗的因素：电容器的电容越大、交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小，也就是说，电容器的容抗越小．
3．感抗的应用
低频扼流圈
高频扼流圈
自感系数
较大
_较__小_
特性通直__流__、阻_交__流_ 通直流、通_低__频_、阻高__频__
二、电容器对交变电流的阻碍作用阅读教材第 38～39 页“电容器对交变电流的阻碍作用”部分 1．实验探究

2020年高中物理第5章交变电流第3节电感和电容对交变电流的影响课件新人教版选修3_2

(2)电容器对交变电流产生阻碍作用的原因对于在导线中形成电流的自由电子来说，当电源的电动势推动它们向某一方向做定向运动时，电容器两极板上积聚的电荷就阻碍它们向这个方向运动，这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用．
3．容抗 (1)定义：电容器对交变电流的阻碍作用称为容抗． (2)物理意义：容抗是表示电容器对交变电流阻碍作用大小的物理量．
L1 比 L3 要暗一些，选项 B 正确；乙图由于 L2 与线圈并联，因此L2、L3两灯一样亮，选项C正确．
考点二理解电容器对交变电流的阻碍作用 1．交变电流“通过”电容器的实质电流是由电荷的定向移动形成的，把交流电源接到
电容器的两个极板上后，当电源电压升高时，电源给电容器充电，电荷向电容器极板上聚集，在电路中形成充电电流；
大，灯泡变亮，选项C错误，D正确；
电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压UL，设灯泡两端电压为UR，则电源电压的有效值为U＝UL＋ UR，因UR＝IR，故电流I增大时，UR增大，因电源电压有效值保持不变，可知UL减小，选项B错误．
【变式1】 (多选)如图所示，甲、乙两图使用交流电源，丙图使用直流电源，各图中线圈不计直流电阻，自感系数相同，各电压表示数相同，则下列说法正确的是( )
当电源电压降低时，电容器放电，原来聚集在极板上的电荷又放出，在电路中形成放电电流，电容器交替地进行充电和放电，电路中就形成了电流，好像是交变电流“通过”了电容器(实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质)．
2．电容器对交变电流的阻碍作用 (1)观察电容器对交变电流的阻碍作用如图所示，如果把电容器从电路中取下来，使灯泡直接与交流电源相连，灯泡要比接有电容器时更亮，这表明电容器对交变电流也有阻碍作用．

高中物理人教版选修3-2(课件)第五章交变电流 4

知，R0的电功率减小，D错误．【答案】 A
上一页
返回首页
下一页
6．如图5-4-7所示，T为理想变压器，A1、A2为交流电流表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时( )
【导学号：94530076】
A．A1的读数变大，A2的读数变大 B．A1的读数变大，A2的读数变小 C．A1的读数变小，A2的读数变大 D．A1的读数变小，A2的读数变小
上一页
返回首页
下一页
5．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况 (1)原、副线圈匝数比不变ห้องสมุดไป่ตู้分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是 R→I2→P2→P1→I1. (2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是 n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1.
向上移动过程中，变压器负载电阻变大，由I2＝UR2知I2变小，故电压表示数不变，
电流表示数变小，由
I1 I2
＝
n2 n1
可知，原线圈中的电流I1也变小．而由P2＝U2I2，P1＝
I1U1可知P1、P2均变小．故变压器的输入、输出功率变小．
上一页
返回首页
下一页
上一页
返回首页
下一页
3．负载制约 (1)变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2＝P负1＋P负2＋…； (2)变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2＝P2/U2； (3)总功率P入＝P线＋P2，即变压器的输入功率是由输出功率决定的． 4．频率关系原、副线圈中电流的频率相同．
上一页
返回首页
下一页
3．电动势关系由于互感现象，且没有漏磁，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的ΔΔΦt ，根据法拉第电磁感应定律有E1＝n1ΔΔΦt ，E2＝n2ΔΔΦt ，所以EE12＝nn12. 4．电压关系由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1＝E1，副线圈两端的电压U2＝E2，所以UU12＝nn12. 当有多个副线圈时，则有：Un11＝Un22＝Un33＝…

2021学年高中物理第5章交变电流4变压器课件新人教版选修322

(√ ) (2)实际生活中，不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器．
(√ ) (3)理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流，还可以改
变交变电流的功率和频率．
(× )
(4)理想变压器是客观存在的． (5)UU12＝nn12适用于任何理想变压器．
12
(× ) (√ )
13
2．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，下列说法中正确的是( )
17
·
自
休息时间到啦
课堂
主
小
预
结
习
·
探
提
新知
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间，你们休息一下眼睛，
素养
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动，久坐对身体不
课
合作
好哦~
时分
探
层
究
作
攻
业
重
难
返首页
·
18
合作探究攻重难
19
理想变压器的基本关系
1.电压关系 U1∶U2∶U3∶…＝n1∶n2∶n3∶…或Un11＝Un22＝Un33＝… 2．功率关系输入功率等于输出功率，即 P 入＝P 出，U1I1＝U2I2.
9
2．原、副线圈的电压关系
(1)对理想变压器，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的ΔΔΦt ，根据法拉第电磁感应定律有E1＝n1ΔΔΦt ，E2＝n2ΔΔΦt ，所以EE12＝__nn_12 _.
(2)由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1＝E1，
副线圈两端的电压U2＝E2，所以
U1 U2
41
6．理想变压器工作时，穿过铁芯的磁通量是一定的，线圈两
端的电压遵循法拉第电磁感应定律，两线圈中存在E1＝n1

高中物理第五章交变电流2描述交变电流的物理量课件新人教版选修3_2

例2 将硬导线中间一段折成不封闭的半圆形，其半径为l.它在磁感应强度为B、
方向如图4的匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，转速为n，导线在a、b两处
通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中
除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为
√B2π4l4n2 A. 2P
B2π2l4n2 B. 2P
R＋r 代入数据联立解得W≈4.9 J.
(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量是多大？
答案 0.1 C 解析从t＝0起转过90°过程中，Δt内流过电阻R的电荷量 q＝ NΔΦ Δt＝NBL2.
R＋rΔt R＋r 代入数据得q＝0.1 C.
达标检测
1.(描述交变电流的物理量)(2018·书生中学高二下学期月考)某小型发电机产生的
√B.交变电流的有效值为 2 A
C.交变电流的峰值为4 A
D.电流的瞬时值表达式为i＝2sin 4πt (A)
图8
1234
解析由题图e－t图象可知，交变电流的周期为0.25 s，故频率为4 Hz，选项A 错误；根据欧姆定律可知交变电流的峰值为 2 A，故有效值为 2 A，选项 B 正确，C 错误；因ω＝2πf＝8π rad/s，故电流的瞬时值表达式为i＝2sin 8πt (A)，故选项D错误.
4.(正弦式交流电有效值、峰值、平均值的对比)(多选)(2018·杭州六校高二第二
学期联考)如图9所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电
阻为R，电压表、电流表均为理想电表，在线圈由图示位置转过90°的过程，
交变电动势为 e＝50sin 100πt(V).对此电动势，下列表述正确的是

2020-2021学年人教版选修3-2 5.1 交变电流课件(34张)

答案：
问题1：由B A；
问题2：由A
B；
问题3：当线圈位于甲、丙位置时，线圈中没有电流；当线圈位于乙、丁位置时，线圈中电流最大。
三、交变电流的变化规律
思考：
交变电流的变化规律又是怎样的呢？
1.两个特殊位置：
N
N
b
c
V
a
a d
SS
d
V
S
中性面：垂直磁场方向的平面叫做中性面。
（1）当线圈位于中性面时，
小结课堂内容：本节课主要掌握：
1.知道交变电流的定义 2.知道中性面的概念 3.知道交流电是怎样产生的 4.掌握交流电的变化规律及图象 5.会运用正弦交流电的瞬时表达式和图象解决相
关问题
作业：
完成导学案上的练习题；
Thank you! 谢谢大家！
3
线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生的交变电流的图像如图所示，由图可知( D )
A.在A和C时刻线圈处于中性面位置 B.在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零 C.从A～D线圈转过的角度为2π D.若从O～D历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次
4
如图，有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为20 cm，线圈总电阻为1Ω，线圈绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，求：(1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少； (2)若从中性面位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的表达式； (3)线圈从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？
时刻， t 电动势的
瞬时值为：
e Em sin t
其中： e为电动势在时刻 t 的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）．ωt为线圈转过的角度，从中性面开始计时。

高中物理 5.0《交变电流》PPT课件精品课件新人教版选修3-2

4、频率：一秒内完成周期性变化的次数。
f 1 T
5、有效值： E U
2 2f
I
T
（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：
E Em 2
注意：A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值
B.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
C.求通过某导体截面的电量一定要用平均值。
45
5.3《电感电容对交变电流的影响》
(1)通过电阻R的电量q；
q It nBS Rr
(2) 电阻R上产生的焦耳热Q
在此过程中电阻R上的焦耳热为
一个周期内产生焦耳热的1／4，
Q
1 4
I 2RT
R（nBS )2
4(R r)2
43
练习4：边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，以OO’为轴匀速转动，角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R，求：
新课标人教版课件系列
《高中物理》
选修3-2
1
第五章《交变电流》
2
5.1《交变电流》
3
教学目标
• （一）知识与技能 • 1．使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是
中性面。 • 2．掌握交变电流的变化规律及表示方法。 • 3．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准
确含义。 • （二）过程与方法 • 1．掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公
37
例3.如图表示一交流的电流随时间变化的图像,求该电流的有效值。
I 2RT
1 2
I12 RT
1 2
I 2 2 RT
42
I
1 2
( I12
I22 )
3 2
1 2

2020-2021学年高二上学期物理人教版选修3-2第五章第二节描述交变电流变化的物理量课件

例4、如图所示为一交变电流随时间变化的图像，此交变电流的有效值为( B )
A. 5 A
B.5 A
C. 3.5 A D.3.5A
解析根据有效值的交流电的有效值与最大值的关系：
E = Em = 0.707Em
U = Um = 0.707Um
I = Im = 0.707Im
无特别说明时提到的交变电流的数值是指有效值
4、平均值：
➢ 平均电动势： E N t
➢ 平均电流： I E N
R r t(R r)
➢ 电荷量：
q It N Rr
应用：计算电荷量用平均值
例7：如图所示交流发电机的矩形线圈边长ab＝cd＝0.4 m，ad＝bc＝0.2 m，线圈匝数N＝100，电阻r＝1 Ω，线圈在磁感应强度B＝0.2 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以ω＝100π rad/s的角速度匀速转动，外接电阻R＝9 Ω，以图示时刻开
注意：任何电流都有有效值，但上述关系只限于正弦式交变电流．
u/V
220 2
O
0.01
-220 2
家庭
t/s
0.02
例5、如图所示交变电流图象为某一正弦式交变电流更换负值后
的i－t 图象，求该交变电流的有效值.
解析：根据交变电流有效值的定义取一个周期 T。 I2RT＝ 1022R·T2 ＋102R·T2 ， T＝0.2 s，即 2I2＝1020＋100，所以有效值 I＝ 75 A≈8.7 A。
2）应用：电容器的耐压值（也称击穿电压）要高于交流电的峰值，否则电容器可能被击穿。
例如将e=400sin314t加在电容器两端，那么电容器的耐压值不得低于
400V
描述交变电流大小的物理量

高中物理第五章1交变电流课件新人教版选修3

第五章交变电流 1 交变电流
[学习目标]
1.会观察电流(或电压)的波形图,理解交变电流和直流的概念.
2.理解交变电流的产生过程,会分析电动势和电流方向的变化规律. 3.知道交变电流的变化规律及表示方法,知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义.知道中性面的物理特点.
课前预习掌握新知
知识梳理
一、交变电流 1.交变电流: 大小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电
学霸笔记
搞清两个特殊位置的特点 (1)线框平面与磁场垂直时:e 为 0,i 为 0,Φ为最大, 为 0.
t (2)线框平面与磁场平行时:e 为最大,i 为最大,Φ为 0, 为最大.
t
(教师备用)
例1-1:(多选)如图所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方
向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动,从线圈平面与磁场方向平行时
(4)交变电流的瞬时值表达式与开始计时的位置无关.( (5)交流电源没有正负极之分.( √ )
×)
×)
(1)如图所示,当线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?线圈转到哪些位置时没有感应电流?
答案:当线圈在磁场中绕OO′轴转动时,AB,CD边切割磁感线产生感应电流.线圈转到(甲)和(丙)位置时没有感应电流,我们称之为中性面. (2)正弦式交变电流的图象一定是正弦函数曲线吗? 答案:不一定,根据计时起点不同,也可能是余弦函数曲线.
[要点归纳]
1.峰值表达式
Em=nBSω,Im= Em = nBS ,Um=ImR= nBSR .
Rr Rr
Rr
2.峰值决定因素:由线圈匝数n、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积
S决定,与线圈的形状无关,与转轴的位置无关.

2021学年高中物理第五章交变电流1交变电流课件新人教版选修322

【解析】线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时线框的各边不切割磁感线，此时穿过线框的磁通量的变化率等于 0，所以感应电动势等于 0，感应电流的方向此时变化．线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为 0，但两边都垂直切割磁感线，有效切割速度最大，此时穿过线框的磁通量的变化率最大，所以感应电动势最大．
解析：线圈角速度 ω＝2πn＝8π rad/s，最大感应电动势 Em＝2 V，瞬时电动势 e＝2sin 8πt V，t＝418 s 时，e＝1 V.
答案：e＝2sin 8πt V 1 V
要点三交变电流的图象 1．对正弦式交流电图象的理解正弦式交变电流的图象描述的是交变电流随时间变化的规律，它是一条正弦(或余弦)曲线，如图所示．
2．从图象中可以得到的信息 (1)交变电流的峰值 Em、Im 和周期 T； (2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可据此确定线圈位于中性面的时刻；
(3)线圈平行磁感线的时刻； (4)判断线圈中磁通量的变化情况； (5)分析判断 i、e、u 大小和方向随时间的变化规律．
提醒
有时给出 Φ－t 图象，由 E＝ΔΔΦt ，根据图线斜率可以判断感应电动势的变化情况．
【例 3】处在匀强磁场中的矩形线圈 abcd，以恒定的角速度绕 ab 边转动，磁场方向平行于纸面并与 ab 边垂直，在 t＝0 时刻，线圈平面与纸面重合(如图所示)，线圈的 cd 边离开纸面向外运动，若规定由 a→b→c→d→a 方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流 I 随时间 t 变化的图象是( )
A．因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零 B．线框通过图中位置的瞬间，穿过线框的磁通量最大 C．线框通过图中位置的瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大 D．图示位置为电流方向改变的位置