《高三物理电路、电磁感应、交变电流人教实验版知识精讲.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三物理电路、电磁感应、交变电流人教实验版知识精讲.doc（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高三物理电路、电磁感应、交变电流人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容：电路、电磁感应、交变电流二. 知识点：主题知识点要求电路欧姆定律电阻定律电阻的串联、并联电源的电动势和内阻闭合电路的欧姆定律电功率、焦耳定律IIIIIIII电磁感应电磁感应现象磁通量法拉第电磁感应定律楞次定律自感、涡流IIIIIII交变电流交变电流、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IIII三. 教学过程（一）直流电路的分析1、电路的动态变化分析方法（1）程序法：基本思路是“部分整体部分”。即从阻值变化的部分入手，由串、并联规律判断的变化情况，再由欧姆定律判断和的变化情况，最后再由部
2、分电路欧姆定律判定各部分量的变化情况。即 （2）直观法：即直接应用“部分电路中R、I、U的关系”中的两个结论。任一电阻R阻值增大，必引起该电阻中电流I的减小和该电阻两端电压U的增大。任一电阻R阻值增大，必将引起与之并联的支路中电流的增大和与之串联的各电阻电压的减小。（3）极端法：即因变阻器滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个端点去讨论。（4）特殊值法：对于某些双臂环路问题，可以采取代入特殊值去判定，从而找出结论。2、电路故障分析 （1）电路的典型工作状态 通路状态 外电阻满足的关系时，电路，电源总功率，输出功率，内耗功率断路状态外电阻时，。短路状态外电阻时，此时，电源释放的电
3、能全部转化为电源内部的内能，会烧毁电源。（2）故障特点断路的特点：电源电压不为零而电流强度为零，若外电路中任意两点间电压不为零，则这两点间有断点。短路的特点：有电流通过的电路而电压为零。（3）故障分析方法仪器检测法i. 断点故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中可能有断点。ii. 短路故障：用电压表与电源并联，若有电压时再逐段与电路并联；若电压表示数为零时，该电路被短路。假设法已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生故障，运用有关规律进行推导，结果若与题设现象不符合，则此段电路无故障
4、，否则可能发生在这部分电路，照此下去，直到找到全部故障。排除法在明确电路结构的基础上，从分析比较故障前后电路中电流、电压的变化入手，确立故障原因并对电路中元件逐一分析，排除不可能情况，寻找故障所在。故障前后电路的两种状态，可根据不同状态物理量间的关系求解有关量。3、含电容器电路的分析与计算： （1）在直流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充、放电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大（只考虑电容器是理想的不漏电的情况）的元件，在电容器处电路可看作是断路，简化电路时可摘掉它。简化后若要计算电容器所带电量时，可依据电容器相应的位置，求出其两端电压。（2）含有电容器的直流电
5、路的分析和计算：电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极间的电压等于该支路两端的电压。当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等。电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充（放）电，如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，电容器所带电量的变化。4、恒定电流电路的能量转化分析 闭合电路欧姆定律的本质是能的转化和守恒定律，一个有电流通过的给定的恒定电流电路，从能量的观点来看就是一个能的转化问题，对电路进行能量转化分析时应抓住两个问题：一是能量转化的方向问题；二是能量转化量的
6、计算问题。电动势和电阻是恒定电流电路中决定能量转化方向的两个常见因素：凡是电路中存在电源电动势的区域则将有其他形式的能量向电能转化；凡是存在电阻的区域必将有电能向内能转化。能量转化量的计算就是电路中电功、电功率的计算问题，应注意以下几点：（1）区分各种电功率计算公式的物理意义；（2）区别某电阻两端的电压和某段含电源或非纯电阻电路两端的电压；（3）要善于运用能量守恒定律处理电路中能量转化量的计算。例1. 在如图1所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、和表示，电表示数变化量的大小分别用和表示。下列比值正确的是（ ）图1 A.
7、不变，不变 B. 变大，变大 C. 变大，不变 D. 变大，不变 解析：由电路图可知，分别测量的是的电压，电流表测量的是通过这个电路的电流，测的是路端电压，由欧姆定律可知： ，因是定值电阻，故A正确；因为，又是定值，则可看成一个一次函数关系式，则，斜率不变，则不变，故B错，C对；是指外电路电阻，故增大，指外电压的变化，因电源电动势不变，则外电压U的变化即等于内电压的变化，故D项正确。答案：ACD点评：本题是对动态直流电路分析的考查，解答的一般顺序是：先电阻后干路电流；先内电压，后外电压；先固定电阻的电压，后变化电阻的电压，同时要结合部分电路的欧姆定律去分析。例2. 在如图2所示的电路中，由于某
8、一电阻发生短路或断路，使A灯变暗，B灯变亮，则故障可能是图2A. 短路B. 断路C. 断路D. 短路分析：（1）A灯变暗，说明干路电流发生了怎样变化？（2）B灯变暗，说明B灯两端电压增大了还是减小了？解析：由于A串联于干路中，且故障发生后，A灯变暗，故知电路中总电流变小，即电路总电阻变大，由此推知，故障应为某一电阻断路，排除选项A、D。若假设断路，则其断路后，电路总电阻变大，总电流变小，A灯变暗，同时断路必引起与之并联的灯B中电流变大，使B灯变亮，推理结果与现象相符，故选项B对。若假设断路，则也引起总电阻变大，总电流变小，使A灯变暗，同时断路后也必引起与之并联的电路（即所在支路）中电流增大，灯
9、B中分得电流也变大，B灯变亮，故选项C正确。答案：BC（二）交变电流分析1、交流电最大值、有效值和平均值的应用（1）求电功、电功率、焦耳热以及确定保险丝的熔断电流等物理量时，要用有效值计算，正弦交流电的有效值为。其他交变电流的有效值只能根据有效值的定义来计算。（2）求一段时间内通过导体横截面的电量时要用平均值，。平均值的计算须用和计算，切记，平均值不等于有效值。（3）在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流电的最大值。（4）有效值与平均值的含义不同；有效值是对能的平均结果，平均值是对时间的平均值。2、变压器 （1）变压器是根据电磁感应原理制成的，稳恒电流不能通过变压器改变信号。 理想变压器：输入功
10、率和输出功率相等。 （2）理想变压器的基本关系式： 变压比：， 电流关系：（一个副线圈）。 若干副线圈时： 3、远距离输电： （1）关键：减少输电线上电能的损失。 （2）方法：减小输电导线的电阻，如采用电阻率小的材料；加大导线的横截面积。提高输电电压，减小输电电流。（3）交流电远距离高压输电电路模式如图3所示。图3（4）远距离高压输电的几个基本关系：功率关系：电流、电压关系：输电电流：输电导线上损耗的电功率：例3. 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图4所示。由图可知图4A. 该交流电的电压瞬时值的表达式为B. 该交流电的频率为C. 该交流电的电压的有效值为D. 若将该交流电压加在阻值为的电
11、阻两端，则电阻消耗的功率是50W解析：由图象可知，其频率，所以其电压瞬时值表达式，由于，其有效值，电阻R的电功率答案：BD例4. 如图5所示电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器R的滑动触头，为加在原线圈两端的交变电压，分别为原线圈和副线圈中的电流，下列说法正确的是图5A. 保持P的位置及不变，S由b切换到a，则R上消耗的功率减小B. 保持P的位置及不变，S由a切换到b，则减小C. 保持P的位置及不变，S由b切换到a，则增大D. 保持不变，S接在b端，将P向上滑动，则减小解析：S由b切换到a时，副线圈匝数增多，则输出电压增大，上消耗的功率增大，由变压器功率关系可知，其输入
12、功率也增大，故输入电流增大，所以A错C对；S由a切换到b时，副线圈匝数减少，则输出电压减小，减小，B对；P向上滑动时，R减小，增大，由电流与匝数的关系可知，增大，D错。答案：BC点评：本题涉及了理想变压器的电压关系、电流关系和功率关系等知识，考查了考生灵活选择公式解决问题的能力。要明确：变压器的输出电压决定于输入电压和匝数比，输入功率决定于输出功率。（三）电磁感应1、电磁感应中的电路分析 在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路相当于电源。因此电磁感应问题常常跟电路问题联系在一起。解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是： （1）用法拉第电磁感应定律
13、和楞次定律确定感应电动势的大小和方向。当切割磁感线的导体棒匀速运动或磁通量均匀变化时，感应电动势不变，是恒定电流问题；当切割磁感线的导体棒变速运动或磁通量非均匀变化时，则是交变电流的问题。 （2）画出等效电路，对整个回路进行分析，确定哪一部分是电源，哪一部分为负载以及负载间的连接关系。 （3）运用全电路欧姆定律，串、并联电路的特点，电功率公式联立求解。这一部分知识要求熟练运用楞次定律、电磁感应定律、焦耳定律以及能量转化及守恒定律。 （4）感应电动势的求解方法 导体切割磁感线运动产生感应电动势，此关系式主要用于求电动势的瞬时值，也可求平均值。如果导体棒绕棒的一端在垂直磁场的平面内做匀速圆周运动，
14、则电动势。 法拉第电磁感应定律，该公式通常用来求解平均电动势。 （5）易混淆的几个概念 求解一段时间通过电路某处的电量问题，要用平均值。求解一段时间内产生的热量要用有效值。求解瞬时功率要用瞬时值。2、电磁感应中力学问题 感应电流在磁场中要受到安培力，这个力与物体所受的其他力将决定物体的力学状态，安培力做功又涉及功和能的知识。 处理电磁感应力学问题，要做好受力和运动状态的动态分析，抓住导体受力运动产生感应电动势感应电流通电导体受安培力合外力变化加速度变化速度变化周而复始地循环，循环结束时加速度a0，导体以极值速度匀速运动或恒定加速度做匀变速运动，处理的基本方法是： （1）用法拉第电磁感应定律和楞
15、次定律求感应电动势的大小和方向。 （2）由全电路欧姆定律求回路中的感应电流。 （3）分析导体受力情况。 （4）列动力学方程求解。 分析电磁感应中的力学问题与解力学问题的基本方法相同，只不过受力分析时多了一个安培力，求解时应抓住安培力的特征进行动态分析。3、电磁感应中的能量转化问题 电磁感应过程实质是不同形式的能量转化过程，电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，要维持安培力的存在，必须有外力克服安培力做功，此过程中，其他形式的能转化为电能。当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能，外力克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能。同理，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程，安培力做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能。电磁感应现象中涉及
