高二物理《交流電》備課講座

1、考考 點(diǎn)點(diǎn)要求要求1、交流發(fā)電機(jī)及其產(chǎn)生正弦式電流的原因。、交流發(fā)電機(jī)及其產(chǎn)生正弦式電流的原因。正弦式電流的圖象和三角函數(shù)表達(dá)式。最正弦式電流的圖象和三角函數(shù)表達(dá)式。最大值與有效值，周期與頻率大值與有效值，周期與頻率I2、電阻、電感和電容對(duì)交流電流的作用、電阻、電感和電容對(duì)交流電流的作用I3、變壓器的原理。電壓比和電流比、變壓器的原理。電壓比和電流比II4、電能的輸送、電能的輸送I本章知識(shí)點(diǎn)及要求本章知識(shí)點(diǎn)及要求： 本章可分為四個(gè)單元本章可分為四個(gè)單元：第一單元：第一節(jié)和第二節(jié)，講交流電的 產(chǎn)生和描述第二單元：第三節(jié)，講交流電的特點(diǎn)第三單元：第四節(jié)和第五節(jié)，講變壓器和電能的輸送 (1）正弦交流

2、電產(chǎn)生的原因及其變化規(guī)律（瞬）正弦交流電產(chǎn)生的原因及其變化規(guī)律（瞬時(shí)值表達(dá)式）、圖象和表征交流電的物理量（瞬時(shí)值表達(dá)式）、圖象和表征交流電的物理量（瞬時(shí)值、有效值、最大值）。時(shí)值、有效值、最大值）。（2）對(duì)變壓器原理的理解，解決遠(yuǎn)距離輸送電）對(duì)變壓器原理的理解，解決遠(yuǎn)距離輸送電中的線路損耗問(wèn)題和提高輸電效率的方法。中的線路損耗問(wèn)題和提高輸電效率的方法。區(qū)分瞬時(shí)值、最大值、有效值、平均值。區(qū)分瞬時(shí)值、最大值、有效值、平均值。(3)理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題。理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題。 這部分內(nèi)容是電磁感應(yīng)知識(shí)的這部分內(nèi)容是電磁感應(yīng)知識(shí)的應(yīng)用和延伸應(yīng)用和延伸,在在解決交流電的產(chǎn)生過(guò)程、變壓器的原理、

3、遠(yuǎn)距離解決交流電的產(chǎn)生過(guò)程、變壓器的原理、遠(yuǎn)距離高壓輸電的過(guò)程等問(wèn)題用到的規(guī)律都是前面已學(xué)高壓輸電的過(guò)程等問(wèn)題用到的規(guī)律都是前面已學(xué)過(guò)的知識(shí)，如：法拉第電磁感應(yīng)定律、欏次定律、過(guò)的知識(shí)，如：法拉第電磁感應(yīng)定律、欏次定律、 閉合電路的歐姆定律、焦耳定律等等，因此閉合電路的歐姆定律、焦耳定律等等，因此這部分的知識(shí)是前面眾多物理規(guī)律的綜合應(yīng)用。這部分的知識(shí)是前面眾多物理規(guī)律的綜合應(yīng)用。另外，另外， 交流電與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活聯(lián)系密切。交流電與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活聯(lián)系密切。 這一章的知識(shí)點(diǎn)不是很多，在歷年高考這一章的知識(shí)點(diǎn)不是很多，在歷年高考中頻繁以選擇題和填空題形式出現(xiàn)，重點(diǎn)中頻繁以選擇題和填空題

4、形式出現(xiàn)，重點(diǎn)是對(duì)正弦式電流產(chǎn)生及變化規(guī)律，正弦式是對(duì)正弦式電流產(chǎn)生及變化規(guī)律，正弦式電流圖象，峰值與有效值，變壓器原理，電流圖象，峰值與有效值，變壓器原理，遠(yuǎn)距離輸送等問(wèn)題的考查。一般所占比例遠(yuǎn)距離輸送等問(wèn)題的考查。一般所占比例為高考命題的為高考命題的3%。近年也有以綜合性大。近年也有以綜合性大題出現(xiàn)，主要是與力學(xué)和電學(xué)其他部分綜題出現(xiàn)，主要是與力學(xué)和電學(xué)其他部分綜合命題以考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。合命題以考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。4 4、近年高考對(duì)交變流電的考查特點(diǎn)、近年高考對(duì)交變流電的考查特點(diǎn) 利用動(dòng)畫(huà)讓學(xué)生判斷線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周過(guò)程中磁通量的變化及利用動(dòng)畫(huà)讓學(xué)生判斷線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周過(guò)程中磁通

5、量的變化及產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向，特別是四個(gè)特殊的位置，而且要求學(xué)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向，特別是四個(gè)特殊的位置，而且要求學(xué)生會(huì)推導(dǎo)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律，最后總結(jié)規(guī)律。生會(huì)推導(dǎo)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律，最后總結(jié)規(guī)律。方向方向: :每經(jīng)過(guò)一次中性面線圈中的電流方每經(jīng)過(guò)一次中性面線圈中的電流方 向就改變一次向就改變一次. . 線圈轉(zhuǎn)一周兩次經(jīng)過(guò)中性面電流方線圈轉(zhuǎn)一周兩次經(jīng)過(guò)中性面電流方 向改變兩次向改變兩次. .瞬時(shí)值表達(dá)式瞬時(shí)值表達(dá)式:e=nBs:e=nBswsin(sin(wt t) ) = E = Emsin(sin(wt)t)( (從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)) ) 或或= E= E

6、mcos(cos(wt t) )( (從平行磁場(chǎng)開(kāi)始計(jì)時(shí)從平行磁場(chǎng)開(kāi)始計(jì)時(shí)) ) 處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向平邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向平B行于紙面并與行于紙面并與ab垂直。在垂直。在t=0時(shí)刻，線時(shí)刻，線圈平面與紙面重合（如圖），線圈的圈平面與紙面重合（如圖），線圈的cd邊離開(kāi)紙面向外運(yùn)動(dòng)。邊離開(kāi)紙面向外運(yùn)動(dòng)。若規(guī)定由若規(guī)定由abcda方向的感應(yīng)電流為正，則能反映線方向的感應(yīng)電流為正，則能反映線圈中感應(yīng)電流圈中感應(yīng)電流I隨時(shí)間隨時(shí)間t變化的圖線是（變化的圖線是（ ） BabcdIOtIOtItOItOABCD1）、交

7、流電的有效值是復(fù)習(xí)的難點(diǎn)，也是重點(diǎn)。）、交流電的有效值是復(fù)習(xí)的難點(diǎn)，也是重點(diǎn)。因此必然是高考的熱點(diǎn)，要求學(xué)生準(zhǔn)確把握有效值因此必然是高考的熱點(diǎn)，要求學(xué)生準(zhǔn)確把握有效值的物理意義的物理意義-反映交變電流產(chǎn)生的平均效果（熱反映交變電流產(chǎn)生的平均效果（熱效應(yīng)），但不是交變電流的平均值。交變電流的有效應(yīng)），但不是交變電流的平均值。交變電流的有效值體現(xiàn)了電能與內(nèi)能的等效轉(zhuǎn)換。下面是通過(guò)幾效值體現(xiàn)了電能與內(nèi)能的等效轉(zhuǎn)換。下面是通過(guò)幾典型的例子來(lái)計(jì)算有效值。典型的例子來(lái)計(jì)算有效值。 明確上述交變電流的有效值與其相應(yīng)的最大明確上述交變電流的有效值與其相應(yīng)的最大值間的關(guān)系式只適用于線圈在值間的關(guān)系式只適用于線圈

8、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中相對(duì)做中相對(duì)做勻速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的正弦正弦交變電流交變電流 (正弦交變電流正弦交變電流多種方法！多種方法！IIUUmmm2,2,2 實(shí)例實(shí)例.下列圖中是某一非正弦交流電電流隨下列圖中是某一非正弦交流電電流隨時(shí)間變化的圖像，這些交流電的有效值分別時(shí)間變化的圖像，這些交流電的有效值分別是是 .i(A)t(s)0.0224230.0405250 1 2 3 4 5 6 （05北京）北京）一個(gè)邊長(zhǎng)為一個(gè)邊長(zhǎng)為6cm的正方形金屬線框置于勻強(qiáng)磁的正方形金屬線框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中場(chǎng)中,線框平面與磁場(chǎng)垂直線框平面與磁場(chǎng)垂直,電阻為電阻為036。磁感應(yīng)強(qiáng)度。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間隨時(shí)間t

9、的變化關(guān)系如圖所示，則線框中感應(yīng)電流的有效的變化關(guān)系如圖所示，則線框中感應(yīng)電流的有效值為值為 A 105AB 105AC 105A D 105A 22232222）、區(qū)分瞬時(shí)值、最大值、有效值、平均值也）、區(qū)分瞬時(shí)值、最大值、有效值、平均值也是一個(gè)難點(diǎn)。通過(guò)具體例子讓學(xué)生知道，計(jì)算線是一個(gè)難點(diǎn)。通過(guò)具體例子讓學(xué)生知道，計(jì)算線圈在某一位置受力情況時(shí)應(yīng)采用瞬時(shí)值；計(jì)算通圈在某一位置受力情況時(shí)應(yīng)采用瞬時(shí)值；計(jì)算通過(guò)某一截面電量時(shí)應(yīng)采用平均值；計(jì)算有關(guān)熱效過(guò)某一截面電量時(shí)應(yīng)采用平均值；計(jì)算有關(guān)熱效應(yīng)的問(wèn)題時(shí)（如保險(xiǎn)絲熔斷等）就采用有效值；應(yīng)的問(wèn)題時(shí)（如保險(xiǎn)絲熔斷等）就采用有效值；交流電表的計(jì)數(shù)是有效值

10、；考慮電容器擊穿電壓交流電表的計(jì)數(shù)是有效值；考慮電容器擊穿電壓時(shí)應(yīng)采用最大值。時(shí)應(yīng)采用最大值。有效值有效值 與與 平均值平均值 如圖所示，如圖所示，abcd是 交 流 發(fā) 電 機(jī) 的 矩 形 線 圈是 交 流 發(fā) 電 機(jī) 的 矩 形 線 圈 , ab=30cm,bc=10cm, 共共50匝匝, 它在它在B=0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞中心軸繞中心軸OO順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為480r/min,線圈的總電阻為線圈的總電阻為r=1,外電阻為外電阻為R=3 ,試求試求:1.若線圈從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)若線圈從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),沿沿abcd流動(dòng)的方向?yàn)檎鲃?dòng)的方向?yàn)檎较?/p>

11、方向,畫(huà)出交流電流的圖象畫(huà)出交流電流的圖象.2.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)1/4 轉(zhuǎn)的過(guò)轉(zhuǎn)的過(guò)程中程中,電阻電阻R上產(chǎn)生的熱量和通過(guò)上產(chǎn)生的熱量和通過(guò)導(dǎo)線截面的電量導(dǎo)線截面的電量3.電流表和電壓表的讀數(shù)電流表和電壓表的讀數(shù).abcdBRVA4.從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180過(guò)程中過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 教學(xué)建議教學(xué)建議1 “感抗感抗”教學(xué)教學(xué) 引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)，回憶已學(xué)過(guò)的電引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)，回憶已學(xué)過(guò)的電磁感應(yīng)知識(shí)，進(jìn)行討論，由學(xué)生獨(dú)立獲得這部分知磁感應(yīng)知識(shí)，進(jìn)行討論，由學(xué)生獨(dú)立獲得這部分知識(shí)，有利于培養(yǎng)能力，也有利于鞏固原有的知識(shí)結(jié)識(shí)，有利于培養(yǎng)能力，也有利于鞏固原有

12、的知識(shí)結(jié)構(gòu)。構(gòu)?！巴ㄖ绷髯杞涣鳎ǖ皖l阻高頻通直流阻交流，通低頻阻高頻”2 “交變電流通過(guò)電容交變電流通過(guò)電容”教學(xué)教學(xué) 適當(dāng)利用教材給適當(dāng)利用教材給出的模擬圖，結(jié)合電容的充、放電加以說(shuō)明，借此出的模擬圖，結(jié)合電容的充、放電加以說(shuō)明，借此契機(jī)，進(jìn)一步闡明電場(chǎng)的傳播速率與電子定向移動(dòng)契機(jī)，進(jìn)一步闡明電場(chǎng)的傳播速率與電子定向移動(dòng)速率的區(qū)別。速率的區(qū)別。“隔直流通交流，通高頻阻低頻隔直流通交流，通高頻阻低頻”3 充分重視教材充分重視教材“旁批旁批”，啟發(fā)學(xué)生解釋生活現(xiàn)，啟發(fā)學(xué)生解釋生活現(xiàn)象（例如：用電器接地必要性）象（例如：用電器接地必要性）電感對(duì)交變電流的影響電感對(duì)交變電流的影響-+感抗：電感對(duì)交

13、變電流的阻礙作用的大小感抗：電感對(duì)交變電流的阻礙作用的大小感抗大?。焊锌勾笮。?.與電感線圈的自感系數(shù)有關(guān)，自感系數(shù)越大，感與電感線圈的自感系數(shù)有關(guān)，自感系數(shù)越大，感抗越大；抗越大；2.與交變電流的頻率有關(guān)，頻率越大，感抗越大。與交變電流的頻率有關(guān)，頻率越大，感抗越大。 fLXL2低頻扼流圈：低頻扼流圈： 1.作用：通直線、阻交流。作用：通直線、阻交流。 2.對(duì)自感線圈的要求：自感系數(shù)較大對(duì)自感線圈的要求：自感系數(shù)較大(幾十幾十亨亨)、直流電阻較小。、直流電阻較小。高頻扼流圈高頻扼流圈： 1.作用：通低頻，阻高頻。作用：通低頻，阻高頻。 2.要求：自感線圈的自感系數(shù)較小要求：自感線圈的自感系數(shù)

14、較小(幾毫亨幾毫亨)電感對(duì)交變電流的影響電感對(duì)交變電流的影響交變電流能通過(guò)電容器交變電流能通過(guò)電容器-+-+交變電流能通過(guò)電容器交變電流能通過(guò)電容器+-+-+-+-充電充電放電放電 容抗：電容對(duì)交變電流的阻礙作用的大小容抗：電容對(duì)交變電流的阻礙作用的大小 容抗大?。喝菘勾笮。?1.與電容的電容量有關(guān)，電容量越大，容抗越?。慌c電容的電容量有關(guān)，電容量越大，容抗越??； 2.與交變電流的頻率有關(guān)，頻率越大，容抗越小。與交變電流的頻率有關(guān)，頻率越大，容抗越小。 電容對(duì)交變電流的影響電容對(duì)交變電流的影響fCXL21 電容是：電容是： 通交流、隔直流通交流、隔直流 通高頻、阻低頻通高頻、阻低頻電容對(duì)交變電

15、流的影響電容對(duì)交變電流的影響隔直電容隔直電容高頻旁路電容高頻旁路電容理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈內(nèi)阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別，忽略變壓內(nèi)阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別，忽略變壓器自身的能量損耗。器自身的能量損耗。222111,ntn2211,UU。 212121nnUU理想變壓器的基本關(guān)系輸入功率 = = 輸出功率 P入=P出電壓跟匝數(shù)成正比： U1U2 =n 1n2 一原一副：一原幾副：電流跟匝數(shù)成反比： I1I2 = n2n1 U1U2 =n 1n2 U1U3 =n 1n3 P1=P2 P1=P2 +

16、P3P3I1 n 1 = I2 n2 + I3 n36 6、在繞制變壓器時(shí)，某人誤將兩個(gè)線圈繞在如圖所示變、在繞制變壓器時(shí)，某人誤將兩個(gè)線圈繞在如圖所示變壓器鐵心的左右兩個(gè)臂上，當(dāng)通以交變電流時(shí)，每個(gè)線圈壓器鐵心的左右兩個(gè)臂上，當(dāng)通以交變電流時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過(guò)另一個(gè)線圈，另一半通過(guò)中產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過(guò)另一個(gè)線圈，另一半通過(guò)中間的臂，已知線圈間的臂，已知線圈1 1、2 2的匝數(shù)之比的匝數(shù)之比N N1 1：N N2 2=2=2：1 1，在不接負(fù)，在不接負(fù)載的情況下（載的情況下（ ）A A、當(dāng)線圈、當(dāng)線圈1 1輸入電壓輸入電壓220V220V時(shí)，線圈時(shí)，線圈2 2輸出電壓

17、為輸出電壓為110V110VB B、當(dāng)線圈、當(dāng)線圈1 1輸入電壓輸入電壓220V220V時(shí)，線圈時(shí)，線圈2 2輸出電壓為輸出電壓為55V55VC C、當(dāng)線圈、當(dāng)線圈2 2輸入電壓輸入電壓110V110V時(shí)，線圈時(shí)，線圈1 1輸出電壓為輸出電壓為220V220VD D、當(dāng)線圈、當(dāng)線圈2 2輸入電壓輸入電壓110V110V時(shí)，線圈時(shí)，線圈1 1輸出電壓為輸出電壓為110V110V圖21-8 C R0 A B D 2、理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題。、理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題。 U U1 1 由電源決定由電源決定, U, U2 2由電源和匝數(shù)比決定與負(fù)載無(wú)關(guān)由電源和匝數(shù)比決定與負(fù)載無(wú)關(guān) I I1 1和和I

18、 I2 2 隨負(fù)載變化，隨負(fù)載變化， P P入入隨隨P P出出的增加而增加的增加而增加 2122122;PIIRIIUI負(fù)負(fù)若若與與匝匝數(shù)數(shù)比比決決定定由由與與負(fù)負(fù)載載電電阻阻決決定定由由負(fù)負(fù)出出入入RUnnRUPP2121222)(/ 7、如圖、如圖38所示，設(shè)變壓器為理想變壓器，并保持輸入電壓所示，設(shè)變壓器為理想變壓器，并保持輸入電壓不變，為串聯(lián)在原線圈的燈泡，不變，為串聯(lián)在原線圈的燈泡，1、2、3為副線為副線圈的負(fù)載，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向上移動(dòng)時(shí)，則圈的負(fù)載，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向上移動(dòng)時(shí)，則 1燈亮度不變燈亮度不變; 2燈亮度減弱燈亮度減弱 3燈亮度減弱燈亮度減弱; 燈亮度增加。燈亮度增

19、加。自耦變壓器自耦變壓器電壓互感器電壓互感器電流互感器電流互感器8、（、（05廣東）廣東）鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖4（a）所示。圖）所示。圖4（a）中電流表的讀數(shù)為中電流表的讀數(shù)為12A 。圖。圖4（b）中用同一電纜線繞了）中用同一電纜線繞了3匝，則匝，則這種電流表能測(cè)直流電流，圖這種電流表能測(cè)直流電流，圖4（b）的讀數(shù)為（）的讀數(shù)為（ ）這種電流表能測(cè)交流電流，圖這種電流表能測(cè)交流電流，圖4（b）的讀數(shù)為）的讀數(shù)為04A這種電流表能測(cè)交流電流，圖這種電流表能測(cè)交流電流，圖4（b）的讀數(shù)為）的讀數(shù)為36A這種電流表既能測(cè)直流電流，又能測(cè)交流電流，圖這種電流表既能測(cè)直流電流，又能測(cè)交流電流，圖4（b）的）的讀數(shù)為讀數(shù)為36A 圖4（a）A鐵芯圖4（b）某理想變壓器，其輸入端接在電動(dòng)勢(shì)為某理想變壓器，其輸入端接在電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為、內(nèi)阻為r的交流電源的交流電源上，而輸出端接電阻為上，而輸出端接電阻為R的負(fù)載時(shí)，的負(fù)載時(shí)，R上可獲得最大功率。求：上可獲得最大功率。求： （1）這時(shí)輸入電流為多大？負(fù)載上的最大功率為多少？）這時(shí)輸入電流為多大？負(fù)載上的最大功率為多少？ （2）負(fù)載獲得最大功率時(shí)，變