【精品】2018-2019学年最新人教版高中物理选修3-2课件：5.2描述交变电流的物理量
新版人教版高中物理选修3-2课时讲义(全册 共204页)
新版人教版高中物理选修3-2课时讲义（全册共204页）目录第四章电磁感应1划时代的发现2探究感应电流的产生条件3楞次定律4法拉第电磁感应定律5电磁感应现象的两类情况6互感和自感7涡流、电磁阻尼和电磁驱动习题课：电磁感应中的电路、电荷量及图象问题习题课：电磁感应中的动力学及能量问题习题课：楞次定律的应用章末检测卷(第四章)章末总结第五章交变电流1交变电流2描述交变电流的物理量3电感和电容对交变电流的影响4变压器5电能的输送习题课：交变电流的产生及描述章末检测卷(第五章)章末总结1划时代的发现2探究感应电流的产生条件[学习目标] 1.理解什么是电磁感应现象及产生感应电流的条件.2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.3.了解磁通量的定义及变化．一、电磁感应的发现[导学探究](1)在一次讲演中，奥斯特在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针，当接通电源时小磁针为什么转动？(2)法拉第把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接到电源上，另一个线圈接入“电流表”，在给一个线圈通电或断电的瞬间，观察电流表，会看到什么现象？说明了什么？答案(1)电流的周围产生磁场，小磁针受到磁场力的作用而转动．(2)电流表的指针发生摆动，说明另一个线圈中产生了电流．[知识梳理]电流的磁效应及电磁感应现象的发现：(1)丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针转动，这种作用称为电流的磁效应，揭示了电现象与磁现象之间存在密切联系．(2)英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁生电”现象，他把这种现象命名为电磁感应．产生的电流叫做感应电流．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)若把导线东西放置，当接通电源时，导线下面的小磁针一定会发生转动．()(2)奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象．()(3)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象．()(4)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应．()答案(1)×(2)√(3)×(4)×二、磁通量及其变化[导学探究] 如图1所示，闭合导线框架的面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B .图1(1)分别求出B ⊥S (图示位置)和B ∥S (线框绕OO ′转90°)时，穿过闭合导线框架平面的磁通量． (2)由图示位置绕OO ′转过60°时，穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化了多少？ 答案 (1)BS 0 (2)12BS 减少了12BS[知识梳理] 磁通量的定义及公式：(1)定义：闭合回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量．(2)公式：Φ＝BS ，其中的S 应为平面在垂直于磁场方向上的投影面积．大小与线圈的匝数无关(填“有”或“无”)．ΔΦ＝Φ2－Φ1.[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量越大．( ) (2)穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零．( ) (3)磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的．( ) (4)利用公式Φ＝BS ，可计算任何磁场中某个面的磁通量．( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× 三、感应电流产生的条件[导学探究] 如图2所示，导体AB 做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB 顺着磁感线运动时，线路中无电流产生．(填“有”或“无”)图2如图3所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生．(填“有”或“无”)图3如图4所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中有电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中无电流通过．(填“有”或“无”)图4[知识梳理]产生感应电流的条件是：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就会产生感应电流．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生．()(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生．()(3)穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流．()(4)闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流．()答案(1)×(2)×(3)√(4)×一、磁通量Φ的理解与计算1．匀强磁场中磁通量的计算(1)B与S垂直时，Φ＝BS.(2)B与S不垂直时，Φ＝B⊥S，B⊥为B垂直于线圈平面的分量．如图5甲所示，Φ＝B⊥S＝(B sin θ)·S.也可以Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示，Φ＝BS⊥＝BS cos θ.图52．磁通量的变化大致可分为以下几种情况：(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化．如图6(a)所示．(2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化．如图(b)所示．(3)磁感应强度B和有效面积S都不变，它们之间的夹角发生变化．如图(c)所示．图6例1如图7所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm.现于纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均处于O处，线圈A的半径为1 cm，10匝；线圈B的半径为2 cm,1匝；线圈C的半径为0.5 cm,1匝．问：图7(1)在B减为0.4 T的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化了多少？(2)在磁场转过90°角的过程中，线圈C中的磁通量变化了多少？转过180°角呢？答案(1)A、B线圈的磁通量均减少了1.256×10－4 Wb(2)减少了6.28×10－5 Wb减少了1.256×10－4 Wb解析(1)A、B线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样．ΔΦ＝(B2－B)·πr2＝－1.256×10－4 Wb即A、B线圈中的磁通量都减少1.256×10－4 Wb(2)对线圈C，Φ1＝Bπr′2＝6.28×10－5 Wb当转过90°时，Φ2＝0，故ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝0－6.28×10－5 Wb＝－6.28×10－5 Wb当转过180°时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取Φ1为正，则Φ3为负，有Φ3＝－Bπr′2，故ΔΦ2＝Φ3－Φ1＝－2Bπr′2＝－1.256×10－4 Wb.1．磁通量与线圈匝数无关．2．磁通量是标量，但有正、负，其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反．针对训练1磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图8所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则()图8A．ΔΦ1>ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1<ΔΦ2D．无法确定答案C二、感应电流产生条件的理解及应用1．感应电流产生条件的理解不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化．2．注意区别ΔΦ与Φ：感应电流的产生与Φ无关，只取决于Φ的变化，即与ΔΦ有关．ΔΦ与Φ的大小没有必然的联系．例2如图所示，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是()答案C解析利用安培定则判断直线电流产生的磁场，其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆，即磁感线所在平面均垂直于导线，且直线电流产生的磁场分布情况是靠近直导线处磁场强，远离直导线处磁场弱．所以，A中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示，其有效磁通量为ΦA＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0，即使切断导线中的电流，ΦA也始终为0，A中不可能产生感应电流．B中线圈平面与导线的磁场平行，穿过B中线圈的磁通量也始终为0，B中也不能产生感应电流．C中穿过线圈的磁通量如图乙所示，Φ进>Φ出，即ΦC≠0，当切断导线中电流后，经过一定时间，穿过线圈的磁通量减小为0，所以C中有感应电流产生．D中线圈的磁通量如图丙所示，其有效磁通量为ΦD＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0，即使切断导线中的电流，ΦD也始终为0，D中不可能产生感应电流．针对训练2(多选) 如图9所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是()图9A．开关S闭合的瞬间B．开关S闭合后，电路中电流稳定时C．开关S闭合后，滑动变阻器触头滑动的瞬间D．开关S断开的瞬间答案ACD例3金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动，线圈中有感应电流的是()答案A解析在选项B、C中，线圈中的磁通量始终为零，不产生感应电流；选项D中磁通量始终最大，保持不变，也没有感应电流；选项A中，在线圈转动过程中，磁通量做周期性变化，产生感应电流，故A正确．判断部分导体做切割磁感线运动产生感应电流时应注意：(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割．如例3中，A图是真“切割”，B、C图中没有切断，是假“切割”．(2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动，如例3 D图中ad、bc边都切割磁感线，由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去．1．在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是()A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接．往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化答案D解析电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化，同时满足这两个条件，电路中才会产生感应电流，本题中的A、B 选项都不会使得电路中的磁通量发生变化，并不满足产生感应电流的条件，故都不正确．C选项中磁铁插入线圈时，虽有短暂电流产生，但未能及时观察，C项错误．在给线圈通电、断电瞬间，会引起闭合电路磁通量发生变化，产生感应电流，因此D项正确．2. 如图10所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量Φa、Φb的大小关系为()图10A．Φa>ΦbB．Φa<ΦbC．Φa＝ΦbD．不能比较答案A解析条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是：①磁铁内外磁感线的条数相同；②磁铁内外磁感线的方向相反；③磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏．两个同心放置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在中央时，通过其中一个圆环的磁感线的俯视图如图所示，穿过该圆环的磁通量Φ＝Φ进－Φ出，由于两圆环面积S a＜S b，两圆环的Φ进相同，而Φ出a＜Φ出b，所以穿过两圆环的有效磁通量Φa＞Φb，故A正确．3．(多选)下图中能产生感应电流的是()答案BD解析根据产生感应电流的条件：A选项中，电路没有闭合，无感应电流；B选项中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C选项中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，无感应电流；D选项中，磁通量发生变化，有感应电流．4．(多选)如图11所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是()图11A．将线框向左拉出磁场B．以ab边为轴转动C．以ad边为轴转动(小于60°)D．以bc边为轴转动(小于60°)答案ABC解析将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分切割磁感线，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流．当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流．当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框内会产生感应电流．如果转过的角度超过60°(60°～300°)，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流．当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积)．一、选择题(1～6题为单选题，7～10题为多选题)1．许多科学家在物理学发展中做出了重要贡献，下列表述中正确的是()A．牛顿测出引力常数B．法拉第发现电磁感应现象C．安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式D．奥斯特总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律答案B2．如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是()答案B解析选项A是用来探究影响安培力大小因素的实验装置．选项B是研究电磁感应现象的实验装置，观察闭合线框在磁场中做切割磁感线运动时电流表是否会产生感应电流．选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验装置．选项D是奥斯特实验装置，证明通电导线周围存在磁场．3. 如图1所示，大圆导线环A中通有电流，方向如图中箭头所示，另在导线环所在平面画一个圆B，它的一部分面积在A环内，另一部分面积在A环外，则穿过圆B的磁通量()图1A．为0B．垂直纸面向里C．垂直纸面向外D．条件不足，无法判断答案B解析因为通电导线环的磁场中心密集，外部稀疏，所以，穿过圆B的净磁感线为垂直纸面向里．4. 如图2所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r(r＜R)的范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()图2A．πBR2B．πBr2C．nπBR2D．nπBr2答案B解析由磁通量的定义式知Φ＝BS＝πBr2，故B正确．5. 如图3所示，一矩形线框从abcd位置移到a′b′c′d′位置的过程中，关于穿过线框的磁通量情况，下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动) ()图3A．一直增加B．一直减少C．先增加后减少D．先增加，再减少到零，然后再增加，然后再减少答案D解析离导线越近，磁场越强，当线框从左向右靠近导线的过程中，穿过线框的磁通量增大，当线框跨在导线上向右运动时，磁通量减小，当导线在线框正中央时，磁通量为零，从该位置向右，磁通量又增大，当线框离开导线向右运动的过程中，磁通量又减小；故A、B、C错误，D正确，故选D.6. 如图4所示，闭合圆形导线圈平行地放置在匀强磁场中，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两直径．试分析线圈做以下哪种运动时能产生感应电流()图4A．使线圈在其平面内平动或转动B．使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动C．使线圈以ac为轴转动D．使线圈以bd为轴稍做转动答案D解析线圈在匀强磁场中运动，磁感应强度B为定值，由ΔΦ＝B·ΔS知：只要回路中相对磁场的正对面积改变量ΔS≠0，则磁通量一定改变，回路中一定有感应电流产生．当线圈在其平面内平动或转动时，线圈相对磁场的正对面积始终为零，即ΔS＝0，因而无感应电流产生，A错；当线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动时，同样ΔS＝0，因而无感应电流产生，B错；当线圈以ac为轴转动时，线圈相对磁场的正对面积改变量ΔS仍为零，回路中仍无感应电流产生，C错；当线圈以bd为轴稍做转动时，线圈相对磁场的正对面积发生了改变，因此在回路中产生了感应电流．故选D.7．如图5所示，电流表与螺线管组成闭合电路，以下能使电流表指针偏转的是()图5A．将磁铁插入螺线管的过程中B．磁铁放在螺线管中不动时C．将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中D．磁铁静止而将螺线管向上移动答案ACD解析只要是螺线管中的磁通量发生变化，回路中有感应电流，指针便会偏转；只要是螺线管中的磁通量不发生变化，回路中无感应电流，指针便不会偏转．在磁铁插入、拉出过程中螺线管中的磁通量均发生变化，能产生感应电流，电流表指针偏转．故A、C正确；磁铁放在螺线管中不动时，螺线管中的磁通量不发生变化，无感应电流产生，故B错误；由于磁铁静止而螺线管向上移动，螺线管中的磁通量发生变化，有感应电流产生，电流表指针偏转，故D正确．8．闭合线圈按如图所示的方式在磁场中运动，则穿过闭合线圈的磁通量发生变化的是()答案AB解析A图中，图示状态Φ＝0，转至90°过程中Φ增大，因此磁通量发生变化；B图中离直导线越远磁场越弱，磁感线越稀，所以当线圈远离导线时，线圈中磁通量不断变小；C图中一定要把条形磁铁周围的磁感线空间分布图弄清楚，在图示位置，线圈中的磁通量为零，在向下移动过程中，线圈的磁通量一直为零，磁通量不变；D图中，随着线圈的转动，B与S都不变，B又垂直于S，所以Φ＝BS始终不变，故正确答案为A、B.9．如图6所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直．导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好．这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，若井字形回路中有感应电流通过，则可能()图6A．v1>v2B．v1<v2C．v1＝v2D．无法确定答案AB10. 如图7所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况中，导线cd中有电流的是()图7A．开关S闭合或断开的瞬间B．开关S是闭合的，滑动触头向左滑C．开关S是闭合的，滑动触头向右滑D．开关S始终闭合，滑动触头不动答案ABC解析开关S闭合或断开的瞬间；开关S闭合，滑动触头向左滑的过程；开关S闭合，滑动触头向右滑的过程都会使通过导线ab段的电流发生变化，使穿过cd回路的磁通量发生变化，从而在cd导线中产生感应电流．正确选项为A、B、C.二、非选择题11．在研究电磁感应现象的实验中，所用器材如图8所示．它们是①电流表；②直流电源；③带铁芯的线圈A；④线圈B；⑤开关；⑥滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱)．试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)．图8答案连接电路如图所示12．如图9所示，线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈Ⅱ与电流计相连，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计中是否有示数？图9(1)开关闭合瞬间；(2)开关闭合稳定后；(3)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器的滑片；(4)开关断开瞬间．答案(1)有(2)无(3)有(4)有解析(1)开关闭合时线圈Ⅰ中电流从无到有，电流的磁场也从无到有，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从无到有，线圈Ⅱ中产生感应电流，电流计有示数．(2)开关闭合稳定后，线圈Ⅰ中电流稳定不变，电流的磁场不变，此时线圈Ⅱ中虽有磁通量但磁通量稳定不变，线圈Ⅱ中无感应电流产生，电流计无示数．(3)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器的滑片，电阻变化，线圈Ⅰ中的电流变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计有示数．(4)开关断开瞬间，线圈Ⅰ中电流从有到无，电流的磁场也从有到无，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从有到无，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计有示数．3楞次定律[学习目标] 1.正确理解楞次定律的内容及其本质.2.掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式.3.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向．一、楞次定律[导学探究]根据如图1甲、乙、丙、丁所示进行电路图连接与实验操作，并填好实验现象．图1请根据上表所填内容理解：甲、乙两种情况下，磁通量都增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；丙、丁两种情况下，磁通量都减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同．[知识梳理]楞次定律：(1)内容：感应电流总是具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．(2)理解：当磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，当磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，即增反减同．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反．()(2)感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同．()(3)感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．()答案(1)×(2)√(3)√二、右手定则[导学探究]如图2所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动．图2(1)请用楞次定律判断感应电流的方向．(2)感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间什么关系？根据课本P13右手定则，自己试着做一做．答案(1)感应电流的方向a→d→c→b→a.(2)满足右手定则．[知识梳理]右手定则：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)右手定则只能用来判断导体垂直切割磁感线时的感应电流方向．()(2)所有的电磁感应现象都可以用楞次定律判断感应电流方向．()(3)所有的电磁感应现象，都可以用安培定则判断感应电流方向．()(4)当导体不动，而磁场运动时，不能用右手定则判断感应电流方向．()答案(1)×(2)√(3)×(4)×一、楞次定律的理解1．因果关系：楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果．2．“阻碍”的含义：(1)谁阻碍——感应电流产生的磁场．(2)阻碍谁——阻碍引起感应电流的磁通量的变化．(3)如何阻碍——当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同．(4)阻碍效果——阻碍并不是阻止，结果增加的还是增加，减少的还是减少．注意：从相对运动的角度看，感应电流的效果是阻碍相对运动．例1关于楞次定律，下列说法正确的是()A．感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
2018-2019学年人教版高中物理选修3-2：第五章末复习课
一、解答题二、多选题2018-2019学年人教版高中物理选修3-2：第五章末复习课1. 如图所示，N =50匝的矩形线圈,边长 ，边长 ，放在磁感应强度的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的轴以的转速匀速转动，线圈电阻，外电路电阻，时线圈平面与磁感线平行，边正转处纸外、边转入纸里，求：（1）时感应电流的方向；（2）感应电动势的瞬时值表达式；（3）线圈转一圈外力做的功；（4）从图示位置转过 的过程中流过电阻R 的电荷量．2. 一个按正弦规律变化的交流电的图象如图所示，由图象可知()A．该交变电流的频率为0.2 HzB．该交变电流的有效值为14.1 AC．该交变电流的瞬时值表达式为i＝20sin 0.02t AD．t ＝时刻，该交变电流的大小与其有效值相等3. 如右图，一理想变压器原副线圈匝数之比为4：1，原线圈两端接入一正弦交流电源，副线圈电路中R为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表，下列结论正确的是A．若电压表读数为6V ，则输入电压的最大值为B．若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半C．若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍D．若保持负载电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍4. 如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b．当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是A．原、副线圈匝数比为9:1B．原、副线圈匝数比为1:9C．此时a和b的电功率之比为9:1D．此时a和b的电功率之比为1:9三、单选题5. 图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1:n2=5:1，电阻R=20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接l、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的A．输入电压u的表达式是B．只断开S2后，L1、L1均正常发光C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W6. 一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻、和的阻值分别为、和，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压R的有效值恒定当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为。
2018版高中物理人教版选修3-2课件：5本章整合
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专题一 专题二 专题三
专题三 变压器问题考查的几种类型
1.理想变压器的变压原理问题
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专题一 专题二 专题三
【例题6】在绕制变压器时,某人将两个线圈绕在如图所示变压 器铁芯的左右两个臂上。当通以交变电流时,每个线圈产生的磁通 量都只有一半通过另一个线圈,另一半通过中间的臂。已知线圈1、
过线圈电荷量为q,由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为(
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专题一 专题二 专题三
答案:A
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专题一 专题二 专题三
(4)在研究某一时刻线圈受到的安培力或研究氖管的发光时间等 问题时,只能用瞬时值来考虑。
【例题4】如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向竖直向下。 在磁场中有一个边长为l的正方形刚性金属框,ab边质量为m,其他 三边的质量不计。金属框的总电阻为R,cd边上装有固定的水平轴。 现在将金属框从水平位置由静止释放。不计一切摩擦,金属框经t 时间恰好通过竖直位置a'b'cd。若在此t时间内,金属框中产生的焦 耳热为Q,求ab边通过最低位置时受到的安培力。
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-2-Leabharlann 本章整合知识网络专题突破
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专题一 专题二 专题三
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专题突破
专题一 如何运用交变电流的“四值”
交变电流的“四值”是指交变电流的峰值、瞬时值、有效值和平 均值。它是近几年的高考在考查“交变电流”有关内容时的主要考 点,只有弄清它们的适用情景,才能在具体应用中避免张冠李戴。 下面举例说明。
物理选修3-2人教版全册精品教案(70页)
第四章电磁感应4.1划时代的发现教学目标（一）知识与技能1．知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。
2．知道电磁感应、感应电流的定义。
（二）过程与方法领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。
（三）情感、态度与价值观1．领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。
2．以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。
教学重点、难点教学重点知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。
领悟科学探究的方法和艰难历程。
培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教学难点领悟科学探究的方法和艰难历程。
培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教学方法教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。
教学手段计算机、投影仪、录像片教学过程一、奥斯特梦圆“电生磁”------电流的磁效应引导学生阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。
提出以下问题，引导学生思考并回答：（1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？（2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是怎样做的？（3）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过的知识如何解释？（4）电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。
学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。
二、法拉第心系“磁生电”------电磁感应现象教师活动：引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。
提出以下问题，引导学生思考并回答：（1）奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？（2）法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？（3）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？（4）法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么？（5）从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？谈谈自己的体会。
人教版高中物理选修3-2课件第5章-2
【解析】 由图象可知，交变电流的周期 T＝0.2 s，交 变电压的最大值 Um＝12 V，所以此交变电流的频率 f＝1/T＝ 5 Hz，角速度 ω＝2π/T＝10π rad/s，交变电压瞬时值的表达 式 u＝Umsin ωt＝12sin 10πt(V)，选项 A、B 均正确；标有“12 V 3 W”的灯泡正常发光时其两端电压的有效值为 12 V，而 交变电压有效值 U＝Um/ 2＝6 2V，所以灯泡不能正常发光， 选项 C 错误；图象上对应的 0.1 s 时刻，交变电压瞬时值为零， 穿过发电机中的线圈的磁通量最大，发电机中的线圈刚好转 至中性面，选项 D 正确．
A．10 2A B．10 A
C．7 2A D．9 A
图 5－2－3
【解析】 设此交变电流的有效值为 I，则根据电流的热
效应有：I2R×2×10－2＝(8 2)2R×10－2＋(6 2)2R×10－2，解
得 I＝10 A，选项 B 正确．
【答案】 B
交变电流的“四值”对比 【问题导思】 1．正弦交流电的“四值”分别是什么？ 2．交变电流的“四值”分别在什么情况下使用？
【审题指导】 (1)线圈在磁场中匀速转动产生的正弦交 流电．
(2)电表的示数应为交流电的有效值． (【3)解求析解】电荷量(1)应Em用＝交N流BS电ω的＝平10均0×值π1．×0.05×2π×36000 V ＝50 V，E＝Em＝25 2 V≈35.4 V
2 (2)在图中位置线圈处于中性面，故交变电流的瞬时值 e ＝Emsin ωt，则 e＝50 sin(2π×36000t)V＝50 sin 10 πt V.
圈电阻为 1 Ω，外接电阻 R＝9 Ω，匀强
磁场的磁感应强度为 B＝1πT，当线圈以 300 r/min 的转速匀速转动时，求：
2018-2019学年人教版选修3-2 章末复习总结4 课件(共55张PPT)
2．电磁感应现象 (1)利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象，产生的 电流叫感应电流。 (2)产生感应电流的条件：只要穿过闭合导体回路的磁 通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流产生。 (3)引起磁通量变化的几种情况 ①闭合电路导线围成的面积不变， 但闭合电路处的磁感 应强度大小发生变化。
②磁感应强度不变，闭合电路导线围成的面积发生变 化。 ③线圈平面与磁场方向的夹角发生变化。 (4)产生感应电动势的条件 ①无论回路是否闭合， 只要穿过线圈平面所包围面积的 磁通量发生变化，线圈中就会产生感应电动势。 ②产生感应电动势的那部分导体相当于电源， 其电阻就 相当于电源的内电阻。
人教版· 选修3-2
第四章
电磁感应
章末复习总结
系统构建 电磁感应
电磁感应
基础速查 及时回顾基础有助于提升学科综合素养。 本栏目精心梳 理单元主干基础知识， 系统全面、 层次清晰， 便于快速回顾、 高效理解，以达事半功倍之目的。 一 电磁感应现象 楞次定律 1．划时代的发现 (1)电生磁的发现：1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现 电流能够产生磁场，即电流的磁效应。 (2)磁生电的发现：1831 年，英国科学家法拉第发现变 化的磁场能够产生电流，即电磁感应现象。
说明： ①感应电流的磁场不一定与原磁场方向相反， 只 在磁通量增加时两者才相反， 而在磁通量减少时两者是同向 的。②“阻碍”并不是“阻止”，而是“延缓”，电路中的 磁通量还是在变化的，只不过变化得慢了。
二
法拉第电磁感应定律
1．感应电动势的产生 (1)感应电动势 ①在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。 ②产生感应电动势的那部分导体相当于电源， 其电阻就 相当于电源的内阻。 (2)产生感应电动势的条件：电路中的磁通量发生变化。
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常发光。由此可知副线圈的匝数n128=0 _____，
通过原线圈的电流 I1 =3 A______。
解：
U1 U2
=
n1 n2
220 36
=
1100 n2
n2=180
I2=PU22
所以：I1
=
n2 n1
I2 =
n2 P2 n1 U2
=
180×11×60 1100×36
3.6A
D.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，
图 （b）的读数为3.6A
铁
C
芯
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A
21
五、几种常用变压器 1.自耦变压器
问题：有没有只 用一组线圈来实 现变压的变压器？
P
U1 A B
自耦变压器的 U2 原副线圈共用一
个线圈
U1 n1 n2 U2
U1 n1 n2 U2
• 教学手段：学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电
2019流-7-1表1 、灯泡
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3
变压器
2019-7-11
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4
照明灯电压------220伏 机床上照明灯------36伏 半导体收音机电源电压不超过10伏 大型发电机交流电压------几万伏 远距离输电------几十万伏 电视机显像管却需要10000V以上电压 交流便于改变电压，以适应各种不同的需要
为I1、U1 I2和n1 I3， 根 据 变1 压器U1的 工n1 作 原理 可 得2 ：
U2 n2
U3 n3
由（1）（2）式得：
U2 ＝ n2 (3)
U3 n3
人教版高中物理选修3-2课件5本章高效整合
答案：
2sin 8π
1V
2．峰值：它是瞬时值的最大值，它反映的是交变电流大小
的变化范围，当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大， Em＝NBSω(转轴垂直于磁感线)．Em的大小与线圈的形状、旋转 的转轴位置无关．电容器接在交流电路中，则交变电压的最大 值不能超过电容器的耐压值．
一电容器两端允许加的直流电压最大值是260 V，能否将它 接在按正弦规律变化的交流电压为220 V的电路中？
解析：
只要转动轴垂直于磁场，绕 P1 和 P2 转动产生的瞬
时电动势是相同的，均为NBSω，回路阻值一定，所以电流也是
相同的，安培力F＝ILB，故安培力也相等，根据右手定则，电 流的方向为a→d→c→b. 答案： A
交变电流的四值是指：瞬时值、峰值、有效值、平均值 1．瞬时值：反映不同时刻交变电流的大小和方向，正弦式 电流瞬时值表达式为：e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt.应当注意在研
得 22×R×1＋32×R×0.5＝I2R×2， 11 解得 I＝ A≈2.06 A. 2
答案： 2.06 A
4．平均值：它是指交变电流图象中图线与横轴所围成 的面积值跟时间的比值． 其量值可用法拉第电磁感应定律 E ΔΦ ＝N· 来求， 特殊地， 当线圈从中性面转过 90 度的过程中， Δt E1＋E2 2 有 E ＝ Em. 计算平均值切忌用算术平均法即 E ＝ 求 π 2 解．平均值不等于有效值．在研究交变电流通过导体截面的 电荷量时，只能用平均值．
究某一时刻线圈受到安培力时，只能用瞬时值．
闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为 240 r/min， 若线圈平面转至与磁感线平行时的电动势为 2 V，则从中性面开 始计时，所产生的感应电动势表达式为 e＝________ V，从中性 1 面起经 s，感应电动势的大小为________． 48
选修3-2 5.2描述交变电流的物理量1
恒定电流的热量
有效值
（1）定义：使交变电流和恒定电流通过相同阻值的 电阻，如果它们在一个周期内产生的热量相等 ,就把 这一恒定电流的数值叫做这一交变电流的有效值．
（2）方法：交变电流的有效值是根据电流的热 ２ i/A 效应来规定的。 Q(交流)=Q(直流)
－１ －２ １
Q(直流)=I2 RT
t/s
练习１
现有一交变电流随时间而变化的图象，计算此交流 电的电流有效值。
5
i/A
0
1
2
3
4
t/s
正弦交流电的有效值与最大值之间的关系
不特别强调，交流电的电 压与电流都指有效值； 用电器标出的电压与电流 都为有效值(电容器标的 是最大电压) ； 交流电压表、电流表测量 的计数均为有效值。
描述交变电流的物理量
周期( T )
定义：交变电流完成一次周 期性变化所需的时间。 也是线圈转动一周的时间
u/v
Um
0 0.02 0.04 t/s
频率
定义：交变电流在一秒内完成周期性变化的 次数。
解析: 1 图象反映的交变电流可以分为4段.前 半个周期中,0---0.2S内,可看成电流大小为1A 的恒定电流,0.2S---0.5S内，可看成电流大小 为 2A 的恒定电流 . 后半个周期的电流与前半个 周 期 方 向 相 反 ， 但 产 生 热 量 相 同 .
练习 2
交流电源的电压为6V，它和电阻R、电容器 C 、电压表 V 组成如三所示的电路，设电压表 的示数为U1，电容器的耐压值为U2，则( BC） A. B. V
～
R
C.
D.
练习3
如图所示的交流为u=311sin314tV，接在阻值 220Ω的电阻两端，则 【 CD】
江西省吉安市永丰中学高二人教版物理选修3-2课件：《5.2描述交变电流的物理量》(共21张PPT)
（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：
E
Em
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。
第五章 交变电流
2
第五章 交变电流
(1)Q 2I Rt1 2I Rt 2 2.8J
(2)Q I Rt
第五章
2 1 2
2 2
I 2.8 A
交变电流
４、有效值：
（1）定义：
E
U
I
根据电流的热效应来规定，让交流电 和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一 个周期内产生的热量相等，就把这一直流电 的数值叫做这一交流电的有效值。
交变电流
例1.某交流发电机产生的感应电动势与时间 的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使 线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周 期分别变为（ B ）
A．400V，0.02s C．400V, 0.08s B．200V, 0.02s D．200V, 0.08s
第五章
交变电流
练习1：如图所示为某正弦交流电流的图像， 求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬 时值表达式。
解析：从图中可看出交变电流的周期T＝0.02s，在t＝0.0025s＝T／8 时，电流为14.14A，而t＝T／8时线圈从中性面转过的角度为45°。 由电流表达式i＝Imsinω t得：14.14＝Imsin45° Im＝14.14／sin45°＝20A 而ω ＝2π ／T＝314rad/s.
故此电流的瞬时表达式为i＝20sin314t(A)
1
50sin(10 t )V
300 300 100 0.05 2 sin(2 t) 60 60
(人教版)高中物理选修3-2全部课件
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1－1 如图所示，框架面 积为 S，框架平面与磁感应强度为 B 的匀 强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量的 情况是( )
A．如图位置时等于 BS B．若使框架绕 OO′转过 60°角，磁通量为14BS C．若从初始位置转过 90°角，磁通量为零 D．若从初始位置转过 180°角，磁通量变化为 2BS
第四 章
电磁感应
1. 2.划时代的发现 探究感应电流的产生条件
学 基础导学
一、划时代的发现
1．奥斯特梦圆“电生磁” 1820年，丹麦物理学家__奥__斯__特___发现了电流的磁效应． 2．法拉第心系“磁生电” 1831年，英国物理学家________发现了电磁感应现象．
法拉第
二、探究感应电流的产生条件
1．实验观察 (1)导体棒在磁场中运动
实验装置
实验操作
导体棒静止或平行 于磁感线运动 导体棒做切割磁感 线运动
回路中 有无电流
_无___
_有___
(2)条形磁铁在线圈中运动
实验装置
实验操作
条形磁铁在线圈中 插入或拔出时 条形磁铁在线圈中 静止不动
线圈中 有无电流
__有__
__无__
(3)模拟法拉第的实验 实验装置
甲
(2)S 指闭合回路中包含磁场的那部
分有效面积，如图乙，闭合回路 abcd 和
闭合回路 ABCD 虽然面积不同，但穿过
它们的磁通量却相同：Φ＝BS2. (3)某面积内有不同方向的磁场时，
分别计算不同方向的磁场的磁通量，然后 规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数 和．
2．非匀强磁场中磁通量的分析
实验操作
线圈中 有无电流
高中物理新人教版选修3-2系列课件.ppt
2019-11-21
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5
几种常见的变压器
2019-11-21
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6
一、变压器的构造
1.示意图 2.构造： （1）闭合铁芯 （绝缘
铁
硅钢片叠合而成）
原 线 ∽ U1 圈
芯
n1 n2
U2 ∽
副
线
圈
（2）原线圈（初级线 圈）：其匝数用n1表示
（3）副线圈（次级线 圈）：其匝数用n2表示
3.6A
D.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，
图 （b）的读数为3.6A
铁
C
芯
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A
21
五、几种常用变压器 1.自耦变压器
问题：有没有只 用一组线圈来实 现变压的变压器？
P
U1 A B
自耦变压器的 U2 原副线圈共用一
个线圈
U1 n1 n2 U2
U1 n1 n2 U2
匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导
线绕制。 这也是判定高压线圈和低压线
圈的一种方法。
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15
输入输出电压、电流、功率大小之间的因 果关系
1.输入功率P1由输出功率P2决定；P1＝P2 2.U1由电源决定； 3.U2由U1和匝数比决定；U2＝n2/n1·U1
4.I2由U2和负载决定； I2＝U2／R
压表示数为___0_____V,电流表示数为___0___A.
（2）当原线圈接在220V交变电源上时，电压
表示数为___4_4____V，电流表示数为__0_.4__4__A, 此时输入功率为_1__9_.3__6_W.
高中物理新人教版选修3-2系列课件
电动车在行驶时需要电能不断驱动电 动机。探究电动车中电磁感应的应用。
运用电磁感应的仪器
麦克风
麦克风是如何将声音信号转化 为电信号的？探讨电磁感应在 麦克风中的应用。
示波器
示波器是电子工作台中的重要 设备，了解其工作原理是理解 电磁感应的关键。
感应熔炉
感应熔炉通过感应电流加热， 是现代冶金行业的重要设备之 一。了解感应熔炉的工作原理 和设计特点。
感受电磁感应的奥妙，进行有趣的实验，让你的学习更为生动磁感。我们会 在实验中发现更多不为人知的知识。
挑战与困惑
理解电磁感应的难点
电磁感应是一个抽象的概念，有哪些点容易让人困惑？让我们一起来思考。
解决电磁感应
掌握电磁感应的核心思想，了解定律的实际应用场景，就可以摆脱烦恼，畅通无阻地学习电 磁感应。
高中物理新人教版选修32系列课件
这个系列课件将带你进入电磁感应的世界。学习物理知识并参与实验，发现 我们身边电磁感应的奇妙之处。
电磁感应实例
变压器
探索一个由电磁线圈组成的神 秘黑匣子。学习如何将电能转 换成磁能再转换成电能。
电磁炉
进入厨房，了解电磁炉如何革 新我们对烹饪的认知。发现电 磁感应如何简化生活。
楞次定律
法力-楞次定律
掌握法力和楞次定律的区 别与联系。
Faraday 楞次电磁感 应定律
学习 Faraday 电磁感应定 律的内涵和本质。了解发 现电磁感应规律的历程。
Lenz 楞次定律
了解 Lenz 楞次定律的实 际应用。探究能源转换的 关键所在。
感应电动机
电动汽车
电动汽车是一个复杂的系统， 其中不可或缺的一环就是感应 电动机。探讨感应电动机在电 动汽车领域的应用。
2018-2019年高中物理人教版选修3-2课件：第5章 4变压器
感应电动势 。 场在副线圈中产生_____________
3．作用
周期 和_____ 频率 。 改变交变电流的____ 电压，不改变交变电流的_____
电压与匝数的关系 1．理想变压器
没有___________ 能量损失 的变压器。
2．电压与匝数的关系 匝数 之比， 原、 副线圈的电压之比， 等于两个线圈的______ 即： n1 U1 ＝______ n2 。 U2 3．两类变压器 低 的变压 (1)降压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压 ___ 器。 高 的变压 (2)升压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压 ___ 器。
(2)可以把理想变压器的副线圈看做给用户供电的无内阻电
源，对负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析 的方法。
(苏州市 2013～2014 学年高二上学期期末)用电高峰期， 电 灯往往会变暗，其原理可简化为如下物理问题，如图所示，理 想变压器副线圈上， 通过输电线连接两只相同的灯泡 L1 和 L2， 输电线的等效电阻为 R，原线圈输入有效值恒定的交流电压， 当开关 S 闭合时， 以下说法中正确的是 导学号 12220254 (
课堂情景切入
在旷野、村庄、学校、工厂……随处可见大小不同形状各
异的“变压器”，它能把高电压降为低电压，又能把低电压变
为高电压。如此神奇的“变压器”是怎样构成的，它的工作原 理是什么？
知识自主梳理
变压器原理
1．构造
由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。
交流电源 相连的线圈。 (1)原线圈：与___________ (2)副线圈：与______ 负载 相连的线圈。 2．原理 互感 现象是变压器的工作基础。原线圈中电流的大小、 ______ 方向不断变化，在铁芯中激发的______ 磁场 也不断变化，变化的磁
人教版物理选修32全册课件第五章第三节
教学策略
采用启发式教学，引导学生主动思考 结合实际生活，提高学生的兴趣和参与度 注重实验教学，培养学生的动手能力和实践能力 采用多元化的评价方式，鼓励学生积极参与和表现
教学评价
评价标准：知识 掌握程度、技能 运用能力、学习 态度等
评价方式：课堂 提问、作业批改、 考试等
评价反馈：及时 反馈学生的学习 情况，给予指导 和鼓励
理解电磁感应现象与电路的 关系，如电磁感应电路、电
磁感应电动势等
掌握电磁感应现象的数学表 达，如法拉第电磁感应定律、
楞次定律等
教学方法
讲授法：教 师讲解知识 点，学生听
讲
讨论法：学 生分组讨论，
教师引导
实验法：学 生动手操作，
教师指导
案例分析法： 学生分析案 例，教师点
评
问题解决法： 学生解决实 际问题，教
解题思路
审题：仔细阅读题目，理 解题意，明确已知条件和 未知量
画图：根据题目中的信息， 画出示意图或示意图，有 助于理解题目
列方程：根据题目中的物 理规律，列出方程式
解方程：利用数学方法， 解出方程，得到答案
检验：将解出的答案代入 题目中，检验是否满足题 意
总结：总结解题思路，提 炼解题方法，提高解题效 率
师指导
自主学习法： 学生自主学 习，教师辅
导
04
教学资源
教材资源
教材内容：包括物理选修 32全册精品课件第五章第 三节的所有知识点和习题
教材名称：人教版物理选修 32全册精品课件第五章第 三节
教材特点：内容丰富，讲解 详细，适合学生自学和教师
教学使用
教材使用：适用于高中物理 选修32全册精品课件第五 章第三节的教学
2018-2019学年度高中物理(人教版)选修3-2教学课件：第五章 5 电能的输送
电能的输送
目标导航
学习目标 1.能说出交变电流从变电站到用户的输电过程。 2.会分析远距离输电时的电压损失和功率损失。 3.记住远距离输电线路的基本构成,会对简单的远距 离输电线路进行定量计算。 重点:输电线路的分析与计算。 难点:远距离输电回路的分析方法。
重点难点
激趣诱思
我国智能电网建设正稳步推进,“十二五”规划纲要中明确指出 依托信息、控制和储能等先进技术,推进智能电网建设,切实加强城 乡电网建设与改造,到 2020 年形成 “五纵六横”特高压输电骨干网 架,全面建成智能电网。
为什么要采用交流高压输电呢?在高压输电时要考虑哪些因 素?
简答 :根据 P=UI 可知 ,在输送功率一定的情况下,提高输电电 压 ,可减小输电电流,这样就可以减少电能损失。在高压输电中需要 考虑的因素主要有:如何减小输电的电流和输电线的电阻。电压也 不是越高越好,因为电压越高,对输电线和变压器的要求越高,要综合 考虑。
答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√
一、 输电线上的电压损失和功率损失
知识精要 1.输电线路中的几个概念 (1)输电电压:是指加在输电线始端的电压,如图中的 U。
注意,输电电压是发电厂输出端电压 U,而不是用户端得到的电 压 U'。 (2)损失电压:是指输电线路始端电压 U 与末端电压 U'的差值, 即损失在输电线路上的电压。 U 损=U-U'=IR 由公式可知,输电电流 I 越大 ,则损失的电压 U 损越大。 (3)输送功率:是指输电线始端输入的功率,如图中的 P,P=IU。
预习导引
1.输送电能的基本要求
2.降低输电损耗的途径 (1)损耗原因:由于输电导线有电阻(R),输电线中有电流 I,所以 输电线上有电压损失 ΔU=IR,电流通过导线发热损失功率 ΔP=I2R。 (2)减少损耗的途径: ①减小输电线电阻。 ②减小输电线上的电流。 ③由 P=UI 可知 ,在输送功率不变时,增大 U 可减小 I。
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1.2017 年世界各国纷纷着手逐步淘汰白炽灯的使用,一个照明电灯 两端允许加的最大交流电压为 311 V,当它接入 220 V 照明电路上, 这个灯将( )。 A.灯不亮 B.灯丝将烧断 C.只能暗淡发光 D.能正常发光
【答案】D
2.(多选)某正弦式交变电流的 i-t 图象如图所示,则该电流的 ( )。
1.周期和频率 (1)周期 T:交变电流完成一次① 周期性变化 所需的时间。 通常用 T 表示,单位是② 秒 。 (2)频率 f:交变电流在 1 s 内完成③ f=④ 。
2π =⑤ T
周期性变化的次数 ,即
(3)角速度ω:ω=
2πf 。
2.峰值和有效值 (1)峰值:交变电流在一个周期内所能达到的⑥ 最大值 叫作 交变电流的峰值,以此可以表示交变电流的强弱或电压的高低。 (2)有效值:根据电流的⑦ 热效应 规定,让交变电流和恒定 电流通过相同阻值的电阻,如果它们在相同时间内产生的⑧ 热量 相等,就把这一恒定电流的数值叫作该交变电流的有效值。 交变电流 的电动势、电流和电压的有效值分别用 E、I 和 U 表示。 (3)正弦式交变电流的有效值和峰值的关系是 E= ⑨ ,U=⑩ ,I= 。 注意:这一关系只适 用于正弦式交变电流。
解答:(1)交变电流的周期与线圈转动的周期相等。 (2)因为打点计时器使用的电源是周期为 0.02 s 的交流电源。 (3)交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理 量。 (4)它们之间的关系:ω=2πf=
2π 。 T
知识链接:我国使用的交变电流的周期是 0.02 s,频率是 50 Hz, 角速度是 100π rad/s,电流方向每秒改变 100 次。
主题 2:峰值和有效值 (1)把正弦交变电流接到电容器上时,我们通常会关心交变电流 的电压是否超过电容器所能承受的电压。你认为是要考虑正弦交变 电流的最大值还是有效值? (2)交变电流的有效值定义中的三个“相同”具体指的是什么?
解答:(1)电容器所能承受的电压是指瞬间最大值,所以我们要 考虑的是正弦交变电流的最大值。 (2)让恒定电流和交变电流分别通过阻值相同的电阻,使它们在 相同的时间内产生的热量相等,就可以把该恒定电流(电流、电压) 的数值定义为这个交变电流(电流、电压)的有效值。三个相同即相 同电阻、相同时间、相同热量。
1 300
s 时,交流电压的瞬时值为 3 V
【答案】D
4.通过一阻值 R=100 Ω的电阻的交变电流如图所 示,其周期为 1 s。则电阻两端电压的有效值为 ( )。 A.12 V B.4 10 V C.15 V D.8 5 V
【答案】B
主题 1:周期和频率(重点探究) (1)描述交变电流的周期与线圈转动的周期有什么关系。 (2)打点计时器是常用的实验器材,它为什么每隔 0.02 s 打一个 点? (3)交变电流的周期和频率的物理意义是什么? (4)交变电流的周期和频率与交流发电机转子转动的角速度ω 有什么关系?
知识链接:峰值可以用来表示交变电流的强弱或电压的高低,同 时也反映了交变电流的变化范围,但不适合用来描述交变电流产生 的效果。
主题 3:交变电流的“四值” 在交变电流中有峰值、有效值、平均值和瞬时值,它们都是反映 交变电流的物理量。 谈谈你对它们的认识,它们之间有什么区别与联 系?
解答:峰值就是最大值,有效值是根据热效应来确定的值,平均 值是对时间的平均值,瞬时值是指某一瞬间的值。 电器元件(如电容)的击穿电压(耐压值)指的是最大值;各种交 流电器的铭牌上所标的额定电压、 电流均指有效值,保险丝的熔断电 流是指有效值,无特别说明时一般指的就是有效值;指明某一时刻情 况下的电压、电流就是瞬时值;交变电流中的平均值一般不提,它的 意义不大(只有计算通过电路某一横截面的电荷量时需用电流的平 均值)。
3.相位 两支交流的瞬时电压与时间的关系分别为 u1=Emsin (ωt+φ1)、 u2=Emsin (ωt+φ2),则第一支交流的相位为 ωt+φ1 ,这两支 交流的相位差为 φ2-φ1 。
1 ④T ⑤2πf I⑥最大值 ⑦热效应 ⑧热量 ⑨ φ2-φ1
重点难点:对交变电流有效值的理解与计算。 教学建议:本节内容需安排 1 个课时教学。 本节内容是在学习交 变电流产生原理的基础上,进一步探讨交变电流的定量描述问题,以 利用这些物理量描述交变电流的变化规律。应该从数学角度进一步 认识交变电流的周期性,通过对有效值的分析和计算再一次体会等 效替代法在物理学科中的应用。 导入新课:现在的调光台灯、 调速电风扇都是用可控硅电子元件 来实现的。 经过一个双向可控硅调节后加在电灯上的电压,原来的正 弦式电流的波形被截去了一部分。调节台灯上的旋钮可以控制截去 的多少,从而改变电灯上的电压。你知道这里面的原理吗?
Em 2
⑩
Um 2
1.交变电流的有效值是怎样定义的?
解答:是根据电流的热效应定义的。
2.任何交变电流的峰值与有效值都是 2倍的关系吗?
解答:不是,正弦式交变电流才存在这个关系。
3.我国民用照明电压和动力电压分别为 220 V 和 380 V,它们是 什么值?
解答:我国民用照明电压 220 V 和动力电压 380 V 都是指有效值。
A.频率 f=0.02 Hz B.有效值 I=10 2 A C.峰值 Im=10 2 A D.瞬时值表达式 i=20sin 100πt(A)
【答案】BD
3.某交变电流的电压 u=6 2sin 314t (V),则下列说法错误 的是 ．． ( )。 A.用此交变电流作打点计时器的电源时,打点周期为 0.02 s B.把耐压值为 6 V 的电容器接在此电源上会被击穿 C.此电压最大值为 6 2 V D.t=
课时 5.2 描述交变电流的物理量
1.了解周期和频率的概念,知道频率的单位,掌握周期和频率之 间的关系。 2.理解有效值的物理意义,体会“等效思想”的运用。 3.知道正弦交变电流的峰值和有效值之间的关系,知道电器上 标注的、电表测量的和通常所说的电压、电流为有效值。 4.具有运用类比、迁移的科学方法分析新问题的意识和能力。