《山东省冠县武训高级中学高三物理总复习10.1交变电流的产生和描述课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东省冠县武训高级中学高三物理总复习10.1交变电流的产生和描述课件（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、10.1 10.1 交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述高三总复习高三总复习 选修选修3-23-2一、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：大小和方向都随时间做大小和方向都随时间做周期性变化周期性变化的电的电 流流 其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图简称正弦式电流，如图(a)所示所示2 2中性面中性面(1)(1)定义：与磁场方向定义：与磁场方向垂直垂直的平面的平面, ,是假想的一个参考面是假想的一个参考面穿过线圈的磁通量穿过线圈的磁通量最大最大，磁通量的变化率为，磁通量的变化率
2、为零零，感应电动势，感应电动势为为零零（2)2)特特点点 从导体棒切割磁感线角度看：此时线圈各边都不切割磁感从导体棒切割磁感线角度看：此时线圈各边都不切割磁感线，感应电动势为零，所以感应电流等于零线，感应电动势为零，所以感应电流等于零2 2中性面中性面线圈转动一周，线圈转动一周，两次两次经过中性面线圈每经过经过中性面线圈每经过中性面中性面一次，一次，电流的方向就改变一次电流的方向就改变一次(3)线圈平面处于跟中性面垂直的位置即线圈平面平行于线圈平面处于跟中性面垂直的位置即线圈平面平行于磁感线时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，感应电动磁感线时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，感应电动势、感
3、应电流均最大，电流方向不变势、感应电流均最大，电流方向不变 即：交变电流的方向在中性面的两侧是相反的即：交变电流的方向在中性面的两侧是相反的abab中产生的感应电动势为中产生的感应电动势为3 3正弦式电流的产生和变化规律正弦式电流的产生和变化规律N N匝线圈匝线圈: :e=NBSsint.e=NBSsint. cd cd、abab两边产生的感应电动势大小相等，方向一致，单两边产生的感应电动势大小相等，方向一致，单匝线圈匝线圈e=2ee=2eabab=Bl=Blbcbcl lababsint=BSsint.sint=BSsint.(1)(1)产生：闭合线圈由中性面位置开始在匀强磁场中绕垂直于产生
4、：闭合线圈由中性面位置开始在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴磁场方向的轴匀速匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变化的函数是而变化的函数是正弦函数正弦函数(2)(2)规律规律转动轴不一定要在中间，可推广到其它形状转动轴不一定要在中间，可推广到其它形状. .例：例：如图所示，匀强磁场的磁感应强度如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.1TB=0.1T，矩形线圈的匝数，矩形线圈的匝数N=100N=100匝，边长匝，边长ab=0.2mab=0.2m，bc=0.5mbc=0.5m，转动角速度，转动角速度=100rad/s=100rad/s，转轴在正中间转轴在正中间
5、. .试求：试求：(1)(1)从图示位置开始计时，该线圈电动势的瞬时表达式；从图示位置开始计时，该线圈电动势的瞬时表达式；(2)(2)当转轴移动至当转轴移动至abab边边( (其他条件不变其他条件不变) )，再求电动势的瞬时表达，再求电动势的瞬时表达式；式；(3)(3)当线圈做成半径为当线圈做成半径为r=r=的圆形，再求电动势的瞬时表达的圆形，再求电动势的瞬时表达式式. .根据根据e=Emsint=NBSsint可以知可以知(1)e=314cos100tV;(2)与与(1)相同相同;(3)与与(1)相同相同.电流的电流的变化变化规律是？规律是？电路上的电压电路上的电压的变化的变化规律？规律？当
6、外电路存在时abcdBRVAtUtiRumwwsinImRsin=二、描述交变电流的物理量二、描述交变电流的物理量1 1、最大值（、最大值（峰值）峰值）： E Em m 、m m 、 U Um m2瞬时值：瞬时值：反映反映某一时刻某一时刻交变电流的大小和方向交变电流的大小和方向从中性面开始从中性面开始ImImEm/(REm/(Rr)r)UmUmEmR/(REmR/(Rr)r)讨论电容器的击穿电压讨论电容器的击穿电压二、描述交变电流的物理量二、描述交变电流的物理量3 3有效值：有效值：根据电流的根据电流的热效应热效应来规定的来规定的 让交流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在让交流和恒定电流
7、分别通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流交流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流是是I I、电压是、电压是U U，I I、U U就叫做这个交流的有效值就叫做这个交流的有效值对正对正( (余余) )弦交流电有弦交流电有: :交流电表的读数交流电表的读数计算与电流的热效应有关的量计算与电流的热效应有关的量( (如功、功率、热量等如功、功率、热量等) )电气设备电气设备“铭牌铭牌”上所标的一般是有效值上所标的一般是有效值保险丝的熔断电流为有效值保险丝的熔断电流为有效值二、描述交变电流的物理量二、描述交变电流的物理量4 4平均值平均值: :交变电流图象
8、中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值计算通过电路截面的电荷量计算通过电路截面的电荷量4周期和频率：周期和频率：描述交变电流变化描述交变电流变化快慢快慢的物理量的物理量(1)周期：交变电流完成周期：交变电流完成一次周期性一次周期性变化的时间变化的时间(2)频率：交变电流在频率：交变电流在1 s内完成周期性变化的内完成周期性变化的次数次数(3)周期和频率的关系周期和频率的关系 三、三、电电感在感在电电路中的作用路中的作用通直流电源时，灯泡亮些；通直流电源时，灯泡亮些；通交流电源时，灯泡暗些通交流电源时，灯泡暗些 交变电流是不断变化的，在电感线圈上产生
9、自感电动交变电流是不断变化的，在电感线圈上产生自感电动势，自感电动势是阻碍电流的变化的势，自感电动势是阻碍电流的变化的1、现象、现象2、原因、原因表明电感对交变电流有阻碍作用表明电感对交变电流有阻碍作用3感抗感抗XL电感对交变电流阻碍作用的大小叫做感抗电感对交变电流阻碍作用的大小叫做感抗.单位单位: 欧姆欧姆电电感是感是“通直流、阻交流，通低频，阻高频通直流、阻交流，通低频，阻高频”；4 4、应用：、应用：（a a）低频扼流圈低频扼流圈：自感系数为几十亨，对低频交流电有较大阻：自感系数为几十亨，对低频交流电有较大阻碍作用，对直流的阻碍作用较小碍作用，对直流的阻碍作用较小（b b）高频扼流圈高频
10、扼流圈：自感系数为几毫亨，对低频交流电阻碍作：自感系数为几毫亨，对低频交流电阻碍作用较小，对高频交变电流阻碍作用很大用较小，对高频交变电流阻碍作用很大铁芯，匝数多铁芯，匝数多 L L大大( (几十亨几十亨) )通直流，阻交流通直流，阻交流 构造：构造： 作用：作用： 构造：构造： 作用：作用： 铁氧体芯，匝数少铁氧体芯，匝数少 L L小小( (几毫亨几毫亨) )通低频，阻高频通低频，阻高频 “滤波滤波” ” 四、四、电电容在容在电电路中的作用路中的作用S接直流电源时，灯泡不亮接直流电源时，灯泡不亮S接交流电源时，灯泡发光接交流电源时，灯泡发光2、结论：、结论：1、现象、现象 使用使用220V交
11、流电源的电气设备和电子仪器，金属外壳和交流电源的电气设备和电子仪器，金属外壳和电源之间都有良好的绝缘，但有时候用手触摸外壳仍会感到电源之间都有良好的绝缘，但有时候用手触摸外壳仍会感到“麻手麻手”，用试电笔测试时，氖管发光。是因为电源相连的，用试电笔测试时，氖管发光。是因为电源相连的机芯和金属外壳可以看作电容器的两个极板，电源中的交变机芯和金属外壳可以看作电容器的两个极板，电源中的交变电流能够通过这个电流能够通过这个“电容器电容器”。+-交变电流能够通过电容器交变电流能够通过电容器实例：实例：四、四、电电容在容在电电路中的作用路中的作用4电容器对交流有阻碍作用，电容器对交流有阻碍作用，容抗容抗X
12、：电容对交变电流：电容对交变电流阻碍作用的大小叫做容抗阻碍作用的大小叫做容抗.电容是电容是“通交流、隔直流，通高频，阻低频通交流、隔直流，通高频，阻低频” 接交变电流时，自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝接交变电流时，自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘电介质，只是在交变电压的作用下，电容器交替进行充、缘电介质，只是在交变电压的作用下，电容器交替进行充、放电，电路中就有了电流放电，电路中就有了电流3、注意：、注意：1 1、在电子技术中，从某一装置输出的电流常常既有交流成分，、在电子技术中，从某一装置输出的电流常常既有交流成分，又有直流成分。如果只需要把交流成分输送到下一级装置，只又有直流成
13、分。如果只需要把交流成分输送到下一级装置，只要在两级电路之间接入一个电容器（称做隔直电容器）就可以要在两级电路之间接入一个电容器（称做隔直电容器）就可以了。电容器应并联还是串联接入电路？右图所示的接法对吗？了。电容器应并联还是串联接入电路？右图所示的接法对吗？为什么？为什么？后后级级输输入入前前级级输输出出 电容器应串联接入电路，接法正确。电容器串联接入电路，电容器应串联接入电路，接法正确。电容器串联接入电路，直流不能通过，交流可以通过电容器被输出到下一级装置。直流不能通过，交流可以通过电容器被输出到下一级装置。2、如图所示，三个灯泡相同，而且耐压足够高，电源内阻忽略、如图所示，三个灯泡相同，
14、而且耐压足够高，电源内阻忽略当单刀双掷开关当单刀双掷开关S接接A时，三个灯亮度相同，那么时，三个灯亮度相同，那么S接接B时时()A三个灯亮度相同三个灯亮度相同B甲灯最亮，丙灯不亮甲灯最亮，丙灯不亮C甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮D只有丙灯不亮，乙灯最亮只有丙灯不亮，乙灯最亮D3 3、某同学在研究、某同学在研究电电容、容、电电感感对对恒定恒定电电流以及交流以及交变电变电流的影响流的影响时时，采用了如采用了如图图所示的所示的电电路，其中，路，其中，L L1 1、L L2 2是两个完全相同的灯泡，是两个完全相同的灯泡，已知把开关置于已知把开关置于3 3、4 4时时，电电路与
15、交流路与交流电电源源连连通，通，稳稳定后的两个灯定后的两个灯泡泡发发光亮度相同，光亮度相同，则该则该同学在如下操作同学在如下操作过过程中能程中能观观察到的察到的实验现实验现象是象是( () )A A当开关置于当开关置于1 1、2 2时，稳定后时，稳定后L L1 1、L L2 2二个灯泡均发光，且亮度二个灯泡均发光，且亮度相同相同B B当开关置于当开关置于1 1、2 2时，稳定后时，稳定后L L1 1、L L2 2二个灯泡均发光，且二个灯泡均发光，且L L1 1比比L L2 2亮亮C C当开关置于当开关置于3 3、4 4时，稳定后，若只增加交变电流的频率，则时，稳定后，若只增加交变电流的频率，则
16、L L1 1变暗，变暗，L L2 2变亮变亮D D在开关置于在开关置于3 3、4 4的瞬间，的瞬间，L L2 2立即发光，而立即发光，而L1L1亮度慢慢增大亮度慢慢增大 CD4、如图甲所示，一矩形线圈、如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕放置在匀强磁场中，并绕过过ab、cd中点的轴中点的轴OO以角速度以角速度逆时针匀速转动若以线逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角圈平面与磁场夹角45时时(如图乙如图乙)为计时起点，并规定为计时起点，并规定当电流自当电流自a流向流向b时电流方向为正则下图的四幅图中正确时电流方向为正则下图的四幅图中正确的是的是 ()D5一个矩形线圈在匀强磁场中转动
17、产生的电动势一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势e200 sin100t(V)，那么，那么 () A该交变电流的频率是该交变电流的频率是50 Hz B当当t0时，线圈平面恰好与中性面垂直时，线圈平面恰好与中性面垂直 C当当t s时，时，e有峰值有峰值 D该交变电流的电动势的有效值为该交变电流的电动势的有效值为200 VAC6一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是确的是 ()At0时刻，线圈平面与中性面垂直时刻
18、，线圈平面与中性面垂直Bt0.01 s时刻，时刻，的变化率最大的变化率最大Ct0.02 s时刻，交流电动势达到最大时刻，交流电动势达到最大D该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示B7、图图中中图图甲甲和和图图乙乙分分别别表表示示正正弦弦脉脉冲冲波波和和方方波波的的交交变变电电流流与与时时间间的的变变化化关关系系若若使使这这两两种种电电流流分分别别通通过过两两个个完完全全相相同同的的电电阻阻，则则经经过过1 1min的的时时间间，两两电阻消耗的电功之比电阻消耗的电功之比W甲甲W乙乙为为_1:38 8、城市美化或者每逢节日，同学们往往能看到许多霓虹灯发城市美化
19、或者每逢节日，同学们往往能看到许多霓虹灯发出鲜艳绚丽的灯光，将城市装扮得异彩纷呈，赏心悦目出鲜艳绚丽的灯光，将城市装扮得异彩纷呈，赏心悦目. .频率频率为为50Hz50Hz的交变电流，其电压的交变电流，其电压u=120u=120 sintV sintV，把它加在激发，把它加在激发电压、熄灯电压均为电压、熄灯电压均为84V84V的霓虹灯的两端，求在半个周期内霓的霓虹灯的两端，求在半个周期内霓虹灯点亮的时间虹灯点亮的时间. .9 9、一个、一个电电阻阻为为r r、边长为边长为L L的正方形的正方形线线圈圈abcdabcd共匝，共匝，线线圈在磁感圈在磁感应应强强度度为为B B的匀的匀强强磁磁场场中中
20、绕绕垂直于磁感垂直于磁感线线的的轴轴OOOO以如以如图图所示的所示的角速度角速度匀速匀速转动转动，外，外电电路路电电阻阻为为R.R.(1)(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向在图中标出此刻线圈感应电流的方向(2)(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？大？(3)(3)线圈平面与磁感线夹角为线圈平面与磁感线夹角为6060时的感应电时的感应电动势为多大？动势为多大？(4)(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？计，线圈转一周，柴油机做多少功？(5)(5)从图示位置开始，线圈转过从图示位
21、置开始，线圈转过6060的过程中的过程中通过通过R R的电量是多少？的电量是多少？(6)(6)图中电流表和电压表的示数各是多少？图中电流表和电压表的示数各是多少？1010、某某交交流流发发电电机机有有线线圈圈100100匝匝，以以300300转转/ /分分的的转转速速匀匀速速转转动动，匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度B B0.1T0.1T，线线圈圈面面积积S S0.1m0.1m2 2，线圈每匝电阻为线圈每匝电阻为0.1.0.1.求：求：(1)(1)线圈感应电动势的最大值和有效值；线圈感应电动势的最大值和有效值；(2)(2)将将该该线线圈圈与与外外电电阻阻R R4040串串联联，外外电电
22、阻阻两两端端电电压压为为多多少伏；少伏；(3)(3)电流的周期和频率；电流的周期和频率；(4)(4)线圈从中性面起转过线圈从中性面起转过9090的时刻磁通量的变化率多大；的时刻磁通量的变化率多大；(5)(5)线圈从中性面转过线圈从中性面转过9090过程中平均感应电动势的大小；过程中平均感应电动势的大小；(6)(6)线圈从中性面转过线圈从中性面转过9090过程中过程中, ,外阻上产生的热量外阻上产生的热量9、静夜四无邻，荒居旧业贫。2024/9/192024/9/19Thursday, September 19, 202410、雨中黄叶树，灯下白头人。2024/9/192024/9/192024
23、/9/199/19/2024 9:08:23 PM11、以我独沈久，愧君相见频。2024/9/192024/9/192024/9/19Sep-2419-Sep-2412、故人江海别，几度隔山川。2024/9/192024/9/192024/9/19Thursday, September 19, 202413、乍见翻疑梦，相悲各问年。2024/9/192024/9/192024/9/192024/9/199/19/202414、他乡生白发，旧国见青山。19 九月 20242024/9/192024/9/192024/9/1915、比不了得就不比，得不到的就不要。九月 242024/9/19202
24、4/9/192024/9/199/19/202416、行动出成果，工作出财富。2024/9/192024/9/1919 September 202417、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。2024/9/192024/9/192024/9/192024/9/199、没有失败，只有暂时停止成功！。2024/9/192024/9/19Thursday, September 19, 202410、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。2024/9/192024/9/192024/9/199/19/2024 9:08:23 PM11、成功就是日复一日那一点
25、点小小努力的积累。2024/9/192024/9/192024/9/19Sep-2419-Sep-2412、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。2024/9/192024/9/192024/9/19Thursday, September 19, 202413、不知香积寺，数里入云峰。2024/9/192024/9/192024/9/192024/9/199/19/202414、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。19 九月 20242024/9/192024/9/192024/9/1915、楚塞三湘接，荆门九派通。九月 242024/9/192024/9/19202
26、4/9/199/19/202416、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2024/9/192024/9/1919 September 202417、空山新雨后，天气晚来秋。2024/9/192024/9/192024/9/192024/9/199、杨柳散和风，青山澹吾虑。2024/9/192024/9/19Thursday, September 19, 202410、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2024/9/192024/9/192024/9/199/19/2024 9:08:23 PM11、越是没有本领的就越加自命不凡。2024/9/192024/9/192024/9/19Sep-24
27、19-Sep-2412、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2024/9/192024/9/192024/9/19Thursday, September 19, 202413、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。2024/9/192024/9/192024/9/192024/9/199/19/202414、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。19 九月 20242024/9/192024/9/192024/9/1915、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。九月 242024/9/192024/9/192024/9/199/19/202416、业余生活要有意义，不要越轨。2024/9/192024/9/1919 September 202417、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2024/9/192024/9/192024/9/192024/9/19MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Fusce id urna blandit, eleifend nulla ac, fringilla purus. Nulla iaculis tempor felis ut cursus. 感感 谢谢 您您 的的 下下 载载 观观 看看专家告诉
