《高三物理总复习 10.1交流电的产生和描述课件 鲁科版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三物理总复习 10.1交流电的产生和描述课件 鲁科版（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节交流电的产生和描述第一节交流电的产生和描述基础知识梳理基础知识梳理一、交变电流的产生和变化规律一、交变电流的产生和变化规律1交变电流交变电流大大小小和和_都都随随时时间间做做_变变化化的的电电流，叫做交变电流，俗称交流电流，叫做交变电流，俗称交流电2正弦式交变电流正弦式交变电流(如图如图1011所示所示)方向方向周期性周期性图图1011(1)定义：按定义：按_变化的交变电流变化的交变电流(2)产产生生：将将闭闭合合矩矩形形线线圈圈置置于于_磁磁场场中中，并并绕绕_方向的轴做方向的轴做_转动转动(3)中性面：与磁场方向中性面：与磁场方向_的平面的平面(4)正正弦弦式式交交变变电电流流的的变
2、变化化规规律律(线线圈圈在在中中性性面面位位置开始计时置开始计时)：电动势电动势e随时间变化的规律：随时间变化的规律：e_.负负载载两两端端的的电电压压u随随时时间间变变化化的的规规律律：u_.正弦规律正弦规律匀强匀强垂直于磁场垂直于磁场匀速匀速垂直垂直EmsintUmsint电流电流i随时间变化的规律：随时间变化的规律：i_.其中其中等于线圈转动的等于线圈转动的_，Em_.(5)正弦交变电流的图象正弦交变电流的图象(如图如图1012所示所示)Imsint角速度角速度nBS图图1012时间时间周期性变化周期性变化赫兹赫兹(Hz)2交交变变电电流流的的瞬瞬时时值值、峰峰值值、有有效效值值和和平平
3、均均值值(1)瞬瞬时时值值：交交变变电电流流_的的值值，是是时间的函数时间的函数(2)峰峰值值：交交变变电电流流的的电电流流或或电电压压所所能能达达到到的的_(3)有效值：让恒定电流和交变电流分别通过有效值：让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，使它们在相同的时间内阻值相等的电阻，使它们在相同的时间内_相等，就可以把该恒定电流相等，就可以把该恒定电流I、恒定电压恒定电压U的数值规定为这个交变电流的有效的数值规定为这个交变电流的有效值值某一时刻某一时刻最大值最大值产生的热量产生的热量(4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系I_，U_，E_.(5)平
4、平均均值值：交交变变电电流流图图象象中中波波形形与与横横轴轴所所围围面面积积跟跟时间的比值，其数值可以用时间的比值，其数值可以用_计算计算三、电感和电容对交变电流的影响三、电感和电容对交变电流的影响1电感对恒定电流没有影响，对变化的电流有阻电感对恒定电流没有影响，对变化的电流有阻碍其变化的作用，对交变电流也有阻碍作用碍其变化的作用，对交变电流也有阻碍作用电电感感对对交交变变电电流流阻阻碍碍作作用用的的大大小小，用用感感抗抗来来表表示示，感感抗抗与与线线圈圈的的_和和交交变变电电流流的的_有有关关，自自感感系系数数越越大大，交交流流电电的的频频率越高，感抗也越大率越高，感抗也越大2电容器接在交流
5、电源上，由于电容器交替电容器接在交流电源上，由于电容器交替进行进行_和和_，使电路中有了电，使电路中有了电流，表明交流电能通过电容器，电容器虽能通流，表明交流电能通过电容器，电容器虽能通过交变电流，但对交变电流也有影响，其大小过交变电流，但对交变电流也有影响，其大小用容抗来表示用容抗来表示自感系数自感系数频率频率充电充电放电放电容容抗抗与与电电容容器器的的_和和交交变变电电流流的的_都都有有关关系系，电电容容量量_、交交变变电电流流的的频频率率_，容容抗抗越越小小，电电容容的的作作用用是是“通通交交流流、_”3低频扼流圈的自感系数低频扼流圈的自感系数_，起，起“阻阻_，通通_”作用高频扼流圈的
6、自感系数作用高频扼流圈的自感系数_，起，起“阻阻_，通，通_”作用作用电容电容越高越高越大越大隔直流隔直流大大交流交流直流直流小小高频高频低频低频频率频率课堂互动讲练课堂互动讲练一、正弦式电流的变化规律一、正弦式电流的变化规律1正正弦弦式式电电流流的的变变化化规规律律(线线圈圈在在中中性性面面位位置置开始计时开始计时)1.一一矩矩形形线线圈圈，绕绕垂垂直直于于匀匀强强磁磁场场位位于于线线圈圈平平面面内内的的固固定定轴轴转转动动线线圈圈中中的的感感应应电电动动势势e随随时时间间t的的变变化化关关系系如如图图1013所所示示，下下列列说说法法中中正正确确的是的是()图图1013即时应用即时应用At
7、1时刻通过线圈的磁通量为零时刻通过线圈的磁通量为零Bt2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大Ct3时时刻刻通通过过线线圈圈的的磁磁通通量量的的变变化化率率的的绝绝对对值值最大最大D每每当当e变变换换方方向向时时，通通过过线线圈圈磁磁通通量量的的绝绝对对值都为最大值都为最大解解析析：选选D.从从et图图知知，在在t0时时，线线圈圈中中的的感感应应电电动动势势取取得得最最大大值值故故此此时时线线圈圈处处于于如如图图所所示示位位置置，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量为为零零，但但磁磁通通量量变变化化最最快，即磁通量变化率最大；快，即磁通量变化率最大；二、交流电二、交流电“
8、四值四值”的比较和理解的比较和理解1交交变变电电流流的的瞬瞬时时值值、峰峰值值、有有效效值值和和平平均均值的比较值的比较(2)几种典型的交变电流几种典型的交变电流(3)交交变变电电流流的的有有效效值值不不是是交交变变电电流流的的平平均均值值有有效效值值是是根根据据电电流流的的热热效效应应规规定定的的，而而交交变变电电流流的的平平均均值值是是交交变变电电流流中中物物理理量量对对时时间间的的平平均均值值，交交变变电电流流的的平平均均值值的的大大小小与与t的的取取值值有有关关，在在计计算算交交变变电电流流通通过过导导体体产产生生的的热热量量、热热功功率率时时只只能能用用交交变变电电流流的的有有效效值
9、值，不不能能用用平平均均值值，而而在在计计算算通通过过导导体体的的电电荷荷量量时时，只只能能用用交交变电流的平均值，而不能用有效值变电流的平均值，而不能用有效值即时应用即时应用图图1014经典题型探究经典题型探究题型一题型一(满满分分样样板板13分分)(2011年年福福建建调调研研测测试试)如如图图1015所所示示，N50匝匝的的矩矩形形线线圈圈abcd，ab边边长长l120cm，ad边边长长l225cm，放放在在磁磁感感应应强强度度B0.4T的的匀匀强强磁磁场场中中，外外力力使使线线圈圈绕绕垂垂直直于于磁磁感感线线且且通通过过线线圈圈中中线线的的OO轴轴以以n3000r/min的的转转速速匀
10、匀速速转转动动，线线圈圈电电阻阻r1，外外电电路路电电阻阻R9，t0时时，线线圈圈平平面面与与磁磁感感线线平平行行，ab边边正正转转出出纸纸外外、cd边边转转入入纸里纸里例例例例1 1交变电流的产生及变化规律交变电流的产生及变化规律(1)在图中标出在图中标出t0时感应电流的方向时感应电流的方向(2)写出线圈感应电动势的瞬时表达式写出线圈感应电动势的瞬时表达式(3)线圈转一圈外力做功多大？线圈转一圈外力做功多大？(4)从从图图示示位位置置转转过过90的的过过程程中中流流过过电电阻阻R的的电电荷量是多大？荷量是多大？图图1015解题样板解题样板【答答案案】(1)adcba(2)e314cos100
11、tV(3)98.6J(4)0.1C【规规律律总总结结】交交变变电电流流是是电电磁磁感感应应的的应应用用，判判断断交交变变电电流流的的方方向向仍仍然然应应用用楞楞次次定定律律或或右右手手定定则则因因交交变变电电流流的的表表达达式式与与计计时时时时刻刻线线圈圈的的位位置置以以及及电电流流正正方方向向规规定定有有关关，故故写写瞬瞬时时表表达达式式时时要要注注意意这这两两个个方方向向交交变变电电流流中中计计算算电电荷荷量量时时，仍仍要要用用平平均均电电动动势势，平平均均电电动动势势用用法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律计计算算对对纯纯电电阻阻电电路路，由由闭闭合合电电路路欧欧姆姆定定律律可可以计算出
12、感应电流以计算出感应电流题型二题型二正弦交流电图象的应用正弦交流电图象的应用如如图图1016甲甲所所示示，一一矩矩形形线线圈圈abcd放放置置在在匀匀强强磁磁场场中中并并绕绕过过ab、cd中中点点的的轴轴OO以以角角速速度度逆逆时时针针匀匀速速转转动动若若以以线线圈圈平平面面与与磁磁场场夹夹角角45时时(如如图图乙乙)为为计计时时起起点点，并并规规定定当当电电流流自自a流流向向b时时电流方向为正则下列四幅图中正确的是电流方向为正则下列四幅图中正确的是()例例例例2 2图图1016图图1017【思思路路点点拨拨】根根据据图图乙乙的的位位置置和和转转动动方方向向判判断断电电流流方方向向和和电电动动
13、势势瞬瞬时时值值，结结合合交交流流电电的规律分析电流随角度的变化规律的规律分析电流随角度的变化规律【解析】【解析】t0时刻，根据题图乙表示的转动时刻，根据题图乙表示的转动方向，由右手定则得，此时方向，由右手定则得，此时ad中电流方向为中电流方向为由由a到到d，线圈中电流方向为，线圈中电流方向为adcba，与规定的电流正方向相反，电流为负值与规定的电流正方向相反，电流为负值【答案】【答案】D【规律总结】【规律总结】解决此类问题要把线圈在匀强磁解决此类问题要把线圈在匀强磁场中的具体位置与图象上的时刻点对应好场中的具体位置与图象上的时刻点对应好题型三题型三交变电流与电磁感应的综合交变电流与电磁感应的
14、综合如如图图1018甲甲所所示示，在在两两根根水水平平放放置置的的平平行行金金属属导导轨轨两两端端各各接接一一只只R1的的电电阻阻，导导轨轨间间距距L0.2m，导导轨轨的的电电阻阻忽忽略略不不计计，整整个个装装置置处处于于竖竖直直向向下下的的匀匀强强磁磁场场中中，磁磁感感应应强强度度B0.8T一一根根电电阻阻r0.3的的导导体体棒棒ab置置于于导导轨轨上上，且且始始终终与与导导轨轨保保持持良良好好接接触触若若导导体体棒棒沿沿平平行行于于导导轨轨的的方方向向在在PQ和和MN之之间间运运动动，其其速速度度图图象象如如图图乙所示求：乙所示求：例例例例3 3图图1018(1)导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式(2)整个电路在整个电路在1分钟内产生的热量分钟内产生的热量【答答案案】(1)e1.6sin10tV(2)96J
