2019-2020年高二物理交变电流复习(二课时)

2019-2020年高二物理交变电流复习(二课时)

一、教学目的：复习本章的基础知识，让学生对本章知识有系统的了解。

二、教学重点：基础知识

三、教学难点：应用所学知识解决实际问题

四、教学方法：讨论+引导

五、教学用具：投影仪、投影片

六、教学过程：

（一）复习基础知识：

这一章学习了交变电流的知识。电网中供应的就是交变电流，所以这章的知识具有广泛的应用。

讨论、思考并回答（投影）：

1．什么是正弦式交变电流？

2．什么是交变电流的最大值？什么是交变电流的有效值？正弦式电流的最大值和有效值有什么关系？

写出交变电流的一般表达式。

3．交变电流的周期和频率有什么关系？

4．电感对交流有什么作用？为什么会有这种作用？

5．交变电流为什么能通过电容器？

6．变压器的原线圈和副线圈之间并没有导线相连，电能为什么能从原线圈到达副线圈？

什么是理想变压器？理想变压器原副线圈两端电压、线圈中电流与匝数之间有何关系？

（二）知识结构

（三）重点和难点分析

1.交变电流的产生及其变化规律

实验

如图1所示，发电机原理演示器．激磁线圈接6V 直流电，两个电刷分别与两个完整的集流环接触，通过导线连接到演示电表的G 挡．手握摇柄转动转子线圈，使线圈由中性面开始稍慢些连续转动，就可以观察到电表指针在零点左右摆动，同时还可观察线圈在转动一周过程中感应电流方向改变规律．

2. 正弦交流电的产生

当闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴线做匀角速转动时，闭合线圈中就有交流电产生．如图3所示．设矩形线圈abcd 以角速度ω绕oo'轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动．此时，线圈都不切割磁感线，线圈中感应电动势等于零．经过时间t 线圈转过ωt 角，这时ab 边的线速度v 方向跟磁感线方向夹角等于ωt ，设ab 边的长度为L ，bd 边的长度为L'，线圈中感应电动势为t BS t L BL e ωωωω

sin sin 22='=

当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时，线圈转过T /4时间，ωt =π/2，ab 边和cd 边都垂直切割磁感线， sin ωt =1，线圈中感应电动势最大，用E m 来表示，E m =BS ω．则e =E m sin ωt

由上式知，在匀强磁场中， 绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动的线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的．

根据闭合电路欧姆定律：，令，则：

i=I m sinωt

路端电压u=iR=I m R sinωt，令U m=I m R，则u=U m sinωt

如果线圈从如图4所示位置开始转动，电路中感应电动势、感应电流和路端电压将按余弦规律变化

e=E m cosωt

i=I m cosωt

u=U m cosωt

3．中性面

当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫做中性面．应注意：①中性面在垂直于磁场位置．②线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大．③线圈平面通过中性面时感应电动势为零．④线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，故一周里线圈中电流方向改变两次．

4．正弦交流电的图象

矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动，线圈里产生正弦交流电．当线圈从中性面开始转动，在一个周期中：在t（0，T/4）时间内，线圈中感应电动势从0达到最大值E m．在t（T/4，T/2）时间内，线圈中感应电动势从最大值E m减小到0．在t（T/2，3T/4）时间内，线圈中感应电动势从0增加到负的最大值-E m．在t（3T/4，T）时间内，线圈中感应电动势的值从负的最大值-E m减小到0．

电路中的感应电流、路端电压与感应电动势的变化规律相同，如图5所示．

（四）巩固练习（投影）：

1、思考钳形电流表的工作原理？（课本P234 B组第（1）题）

2、课本P234第（6）题

3、课本P234 A组第（4）题

说明：

一、关于交变电流的几个基本问题

1．产生交变电流的基本原理

交变电流的产生，一般都是借助于电磁感应现象得以实现的．所以说产生交变电流的基本原理就是电磁感应现象所遵循的法拉第电磁感应定律．

2．产生交变电流的基本方式

产生交变电流的基本方式是线圈在匀强磁场中做切割磁感线的匀速转动

3．交变电流的基本规律

当线圈匝数为N，面积为S，以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴做匀速度转动时，产生的交变感应电动势为：e=E m sin（ωt+）

当线圈转到线圈平面与磁场方向平行时，交变感应电动势取得最大值：

而称为初相，实质上是初始时刻线圈平面与中性面之间的夹角．

当线圈闭合时，电路中的交变感应电流的规律相应地表示为：

4．交变电流的有效值

（1）有效值是根据电流的热效应来规定的．在周期的整数倍时间内（一般交变电流周期较短，如市电周期仅为0.02 s，因而对于我们所考察的较长时间来说，基本上均可以视为周期的整数倍），如果在相等交变电流与某恒定电流分别流过相同的电阻时所发热量相同，则将该恒定电流的数值叫做该交变电流的有效值．

（2）一般交变电流表直接测出来的是交变电流的有效值；一般用电器铭牌上直接标出来的是交变电流的有效值；一般不做任何说明而指出的交变电流的数值都是指电流的有效值．（3）交变电流的有效值ε、U、I与其相应的最大值εm、U m、I m间的关系为：

上面关系式只适用于线圈在匀强磁场中做匀速转动时产生的正弦交变电流，对于用其它方式产生的其他交变电流，其有效值与最大值间的关系一般与此不同，应根据有效值的定义具体分析．

二、关于理想变压器的几个基本问题

1．理想变压器的构造、作用、原理及特征

构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器．