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。
3.非正弦交变电流的有效值，应按有效值的定义计算。
4.几种典型交变电流的有效值
电流名称
电流图象
有效值
正弦式交变电流 正弦半波电流
1 U 2Um
U
Rr 2(Rr)
(由2i )部由2 n (分电R 电2 B 流 r)路瞬sl欧时i n 姆值4 定( 表)律达知式4 2 (R n ，知t r ，2 B )tl4时 时，，电流阻过Ｒ电两阻端Ｒ电的压电流为
R
4
4(Rr)
【名师支招】(1)只有具体推导，才能得出正确的瞬时值表达式，解析本题时，若不
“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解。 (2)利用两类公式Q=I2Rt和 Q U2 t 可分别求得电流有效值和电
R
压有效值。 (3)若图象部分是正弦(或余弦)交流电，其中的 1 和 1 周期部分
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可直接应用 IIm 2,UU m 2的关系。
热点一 交变电流的产生
【例1】如图10-1-3所示，边长为l的正方形线框 abcd的匝数为n，ad边的中点和bc边的中点的 连线OO′恰好位于匀强磁场的边界上，磁
具体推导，只凭记忆Em=nBSω，写出瞬时值表达式，就刚好掉入出题者设计的陷阱。 (2)闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律对交变电流也是适用的。
(3)写瞬时值表达式时，必须注意在t=0时刻，感应电动势(或电流)的值是否为零，只
有从线圈垂直于匀强磁场(位于中性面)时刻开始计时时，交变电流的瞬时值表达式才是
主题 交变电流
内容 交变电流、交变电流的图象 正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 理想变压器 远距离输电
实验：传感器的简单使用
要求
Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
说明
1.交变电流的知识在高考题中常以选择题的形式出现。 2.命题可能较大的知识点有交变电流的规律，有效值的定义和应用，变压器的电压比 和电流比及输入功率和输出功率的求解，和交变电流的图象有关的题目可能性最大。 3.交变电流与电学其他知识、力学知识相联系的考查，特别应注意带电粒子在交变电 场中的运动问题。 4.发电和电能的输送是与实际相结合的内容，成为综合问题考查的可能。 5.传感器是新课标新添内容，考题很可能与力学、电磁学等知识综合，多以选择、电 路连接为主，也会结合实验题进行考查。
1 2Um
正弦单向脉动电流
U Um 2
矩形脉动电流
t U TUm
非对称性交变电流
U 1 2(U12U22)
例如,上表中非对称性交变电流有效值的计算要根据“三同”列方
程(在一个周期内U )1 2TU 2 2TU 2T
R2 R2 R
,所以U
U12 U22 2
。
名师支招：
(1)计算有效值时要注意根据电流的热效应，把握住“三同”；
①计算与热效应有关的物理量 ②铭牌上额定电压或额定电流值， 交流电表的读数 ③保险丝的熔断电流
计算通过电路横截面积的电荷量
q I t
名师支招：
在进行交变电流相关的计算时，一定要注意题中具体应用的是什么物 理量，根据上述的适用情况恰当的选择“四值”。
要点三 对交变电流有效值的理解
1.交变电流的有效值是根据电流的热效应进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电 阻生热进行计算。注意“三同”；“相同电阻”上、“相同时间”内、产生“相同热量”。计算时“相 同时间”一般取一个周期的时间。
峰值 最大的瞬时值
有效值
跟交变电流热效 应等效的恒定电
流值
平均值
交变电流图象中 图线和时间轴所 围成的面积与时
间的比值
e=Emsinωt i=Imsinωt
Em=nBSω 对正弦式 交变电流
E Em 2
U Um 2
I Im 2
EBLv
E
n
t
计算线圈某时刻的电流情况和感应 电动势情况，该式是从中性面开始 计时 讨论电容器的击穿电压
最大 最大(nBSω)
名师支招：
(1)线圈经过中性面时电流方向改变，在一个周期内，电流 方向改变两次。
(2)感应电动势的最大值Em=nBSω，Em仅由n、B、S、ω四
个物理量决定，与转轴的具体位置和线圈形状无关。
要点二 描述交变电流“四值”的比较
物理量
物理意义
重要关系
适用情况及说明
瞬时值
交变电流某一时 刻的值
【解析】(1)沿O'O方向看去，磁场分布的侧视图如图10-14所示。
由图可知，线圈转动时只有一条边切割磁感线，产生感应
电动势，在t 时刻线圈的电动势为
e=nBlv⊥=nBlv·sinωt
①
其中 v l
②
解得
e=
1
2
nBl2ωsinωt
2
据闭合电路欧姆定律可知，闭合电路中的电流为
i e nB 2lsi n t