新教材粵教選擇性必修第二冊-第3章-第1節(jié)-認(rèn)識交變電流-課件(68張)

1、第三章交變電流物理觀念：交變電流、中性面；周期、頻率、有效值、相位；理想變壓器；電網(wǎng)供電科學(xué)思維：圖像法表示交變電流；等效法定義有效值；有效值與平均值辨析；特殊形式交變電流的有效值計算；理論法定義理想變壓器；控制變量法在電能輸送中的應(yīng)用科學(xué)探究：探究交變電流瞬時值的表達(dá)式；探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系；降低輸電損耗的途徑科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：交變電流在生活中的應(yīng)用(交流發(fā)電機(jī)等)；升、降變壓器的應(yīng)用1通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識交變電流能用公式和圖像描述正弦式交變電流用示波器或其他設(shè)備觀察交變電流的波形，并測算其峰值和有效值2通過實(shí)驗(yàn)，探究并了解變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系知道遠(yuǎn)距離輸電時通常采用高壓

2、輸電的原因觀察常見的變壓器，了解其作用探討遠(yuǎn)距離輸電中導(dǎo)致電能損耗的因素3了解發(fā)電機(jī)和電動機(jī)工作過程中的能量轉(zhuǎn)化認(rèn)識電磁學(xué)在人類生活和社會開展中的作用本章重點(diǎn)掌握交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律；知道交變電流的峰值、瞬時值的含義；知道描述交變電流的峰值、瞬時值、平均值、周期、頻率等物理量，并理解這些物理量的意義；理解互感現(xiàn)象和變壓器的工作原理；掌握理想變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系及應(yīng)用；知道遠(yuǎn)距離輸電時決定電能損失的因素，了解高壓輸電的原因本章難點(diǎn)交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律；會根據(jù)有效值的定義求交變電流的有效值；能根據(jù)正弦式電流的峰值和有效值的關(guān)系進(jìn)行計算；掌握理想變壓器的功率關(guān)系，并導(dǎo)出原、副線圈中的電流

3、關(guān)系及應(yīng)用；知道遠(yuǎn)距離輸電線路的根本構(gòu)成，能夠?qū)唵蔚倪h(yuǎn)距離輸電線路進(jìn)行計算第一節(jié)認(rèn)識交變電流學(xué)習(xí)目標(biāo)1知道交變電流的定義，認(rèn)識其與恒定電流的區(qū)別2掌握交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律(重難點(diǎn))3知道交變電流的峰值、瞬時值的含義(重點(diǎn))學(xué)法與考法學(xué)法：通過閱讀教材，了解中性面、峰值、瞬時值的概念以及用圖像表示交變電流；通過分析，掌握交變電流的變化規(guī)律考法：考查用圖像表示交變電流；考查交變電流的產(chǎn)生過程和發(fā)電機(jī)原理知識概覽預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) | 新知領(lǐng)悟1交變電流：強(qiáng)弱和方向都隨時間做_變化的電流，稱為交變電流(Alternating Current)，簡稱交流(AC)2直流：_不隨時間變化的電流稱為直流強(qiáng)弱和方

4、向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流周期性觀察交變電流的圖像方向如圖甲、乙所示的電流為交流電是哪個圖？【答案】乙所示的電流為交流電 (多項(xiàng)選擇)如以下圖的圖像中屬于交變電流的是()AB C D 【答案】ABC【解析】A、B、C中e的方向均發(fā)生了變化，故它們屬于交變電流，但不是正弦式交變電流； D中e的方向未變化，故是直流1產(chǎn)生條件：在勻強(qiáng)磁場中，矩形線圈繞_方向的軸勻速轉(zhuǎn)動2中性面：線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的過程中，線圈平面與磁場_時所在的平面垂直于磁場交變電流的產(chǎn)生垂直中性面是任意規(guī)定的嗎？【答案】不是中性面是一個客觀存在的平面，即與磁感線垂直的平面 關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的交變電流，以下說法

5、中正確的選項(xiàng)是()A線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，感應(yīng)電動勢方向不變B線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向就改變一次C線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都要改變一次D線圈轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流方向都要改變一次【答案】C【解析】線圈轉(zhuǎn)至中性面時，線圈平面垂直于磁感線，磁通量最大，但磁通量的變化率、感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流均為零，電流方向恰好發(fā)生變化因此，線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電流時，每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都要改變一次，線圈每轉(zhuǎn)動一周，經(jīng)過中性面兩次，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都改變兩次，C正確1正弦式交變電流：按_規(guī)律變化的交變電流叫

6、正弦式交變電流，簡稱 _.2當(dāng)線圈平面位于中性面時，線圈中的磁通量_，線圈中的電流為_，且線圈平面經(jīng)過中性面時，電流方向就發(fā)生_，故線圈轉(zhuǎn)動一周電流方向改變_次3從中性面開始計時，線圈中產(chǎn)生的電動勢的瞬時值表達(dá)式：e_，Em叫作電動勢的_正弦用公式描述交變電流正弦式電流最大零改變兩Emsin t峰值如何理解線圈平面轉(zhuǎn)到中性面時感應(yīng)電動勢為零，而線圈平面與中性面垂直時感應(yīng)電動勢最大呢？1_轉(zhuǎn)動，_不動的發(fā)電機(jī)，叫作旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)2_轉(zhuǎn)動，_不動，線圈中同樣會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這種發(fā)電機(jī)叫作旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)3不管哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動的局部都叫_子，不動的局部都叫_子電樞交流發(fā)電機(jī)磁極磁極電樞轉(zhuǎn)定交流發(fā)

7、電機(jī)輸出的電流都可以表示為iImsin t嗎？【答案】不一定如果線圈從中性面的垂直面開始計時，那么輸出的電流表示為iImcos t. 當(dāng)搖動如以下圖的手搖交流發(fā)電機(jī)時，發(fā)現(xiàn)小燈泡閃爍此時流過小燈泡的電流是 ()A交流電B直流電C恒定電流 D渦流【答案】A【解析】交流電是指方向隨時間發(fā)生周期性變化的電流，直流電的方向不變，而恒定電流是指大小與方向均不變的電流，渦流是感應(yīng)電流手搖交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的是交流電，故A正確，B、C、D錯誤多維課堂 | 素養(yǎng)初培如以下圖，將矩形線圈與電流表連接，線圈處于勻強(qiáng)磁場中，并繞垂直磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動交變電流的產(chǎn)生(1)電流表指針如何擺動，這說明了什么？(2)總結(jié)產(chǎn)生交變

8、電流的條件是什么？(3)分析產(chǎn)生交變電流的過程，如何判斷線圈中電流的方向？【答案】(1)矩形線圈轉(zhuǎn)動時，電流表指針左右擺動，說明流過電流表的電流方向改變，線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的是交流電；(2)可總結(jié)出產(chǎn)生交變電流的條件：線圈繞垂直于磁場的軸轉(zhuǎn)動時可產(chǎn)生交變電流；(3)線圈中的電流方向可用楞次定律或右手定那么判斷1兩個特殊位置的特點(diǎn)探究總結(jié)項(xiàng)目中性面中性面的垂直面位置線圈平面與磁場垂直線圈平面與磁場平行磁通量最大零磁通量變化率零最大感應(yīng)電動勢零最大感應(yīng)電流零最大電流方向改變不變2.正弦式交變電流的產(chǎn)生條件(1)勻強(qiáng)磁場(2)線圈勻速轉(zhuǎn)動(3)線圈的轉(zhuǎn)軸垂直于磁場方向素養(yǎng)點(diǎn)評：物理觀念知道交變電流的產(chǎn)生；

9、科學(xué)思維會分析交變電流的產(chǎn)生過程 精練1(多項(xiàng)選擇)(2021年山西名校檢測)如以下圖，矩形線框置于豎直向下的磁場中，通過導(dǎo)線與靈敏電流表相連，線框在磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，圖中線框處于豎直面內(nèi)，下述說法正確的選項(xiàng)是()A因?yàn)榫€框中產(chǎn)生的是交變電流，所以電流表示數(shù)始終為零B線框通過圖中位置瞬間，穿過線框的磁通量最大C線框通過圖中位置瞬間，通過電流表的電流瞬時值最大D假設(shè)使線框轉(zhuǎn)動的角速度增大一倍，那么通過電流表電流的峰值也增大一倍【答案】CD變式1(多項(xiàng)選擇)如以下圖為交流發(fā)電機(jī)示意圖，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在金屬滑環(huán)L上，兩個電刷E、F分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在

10、轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接關(guān)于其工作原理，以下分析正確的選項(xiàng)是 ()A當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量最大B當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最大C當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，穿過線圈的磁通量最小D當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最小【答案】AC【解析】當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量最大，磁通量變化率為零，感應(yīng)電動勢為零，線圈中的感應(yīng)電流為零，故A正確，B錯誤；當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，穿過線圈的磁通量最小，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，線圈中的感應(yīng)電流最大， C正確，D錯誤易錯提醒：產(chǎn)生正弦式交變電流的條

11、件是線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，與線圈的形狀和轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān)借題發(fā)揮：線圈在中性面位置時磁通量最大，電流為零線圈在垂直于中性面位置時，磁通量為零，電流最大兩種電流的圖像：恒定電流(如圖甲所示)，交變電流(如圖乙所示)交變電流下面電流的波形圖是表示交變電流的嗎？【答案】圖中電流均為正值，說明電流的方向不隨時間變化，那么此電流不是交變電流1恒定電流的大小和方向都不隨時間變化2交變電流的方向變化，而直流的方向不變化3交變電流經(jīng)過電子電路的處理，也能變成直流素養(yǎng)點(diǎn)評：物理觀念知道交變電流的概念；科學(xué)思維會用圖像法表示交變電流探究總結(jié)精練2(2021年宣城郎溪中學(xué)月考)關(guān)于交變電流和直流電的說法，

12、正確的選項(xiàng)是()A如果電流大小做周期性變化，那么一定是交變電流B直流電的大小可以變化，但方向不一定變化C交變電流一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的D交變電流的最大特征就是電流的方向發(fā)生周期性的變化【答案】D【解析】直流電的特征是電流方向不變，交流電的特征是電流方向改變，另外交變電流不一定都是正弦交流電或余弦交流電，D正確變式2(2021年遂寧射洪中學(xué)月考)如以下圖，線圈中不能產(chǎn)生交變電流的是()【答案】A【解析】B、C、D中線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向均發(fā)生變化，故能產(chǎn)生交變電流，A中不產(chǎn)生交變電流如圖是某發(fā)電站交流發(fā)電機(jī)示意圖，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生正弦式電流，如果e400sin(314t) V.交流發(fā)電機(jī)(1)電

13、動勢的峰值是多少？(2)線圈勻速轉(zhuǎn)動的角速度是多少？(3)如果這個發(fā)電機(jī)的外電路只有電阻元件，內(nèi)、外電路的總電阻為2 k，寫出電流瞬時值的表達(dá)式易錯提醒：區(qū)分直流和交流的最根本一點(diǎn)就是看方向是否變化借題發(fā)揮：明確交流電的性質(zhì)，知道交流電的重要特征是電流方向的變化；明確只要方向不變即為直流電1發(fā)電機(jī)通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成定子由定子鐵芯、線包繞組、機(jī)座以及固定這些局部的其他結(jié)構(gòu)件組成定子的功用是產(chǎn)生交流電2轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成轉(zhuǎn)子的功用是產(chǎn)生磁場安裝在定子里邊3原理由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子能在定子中

14、旋轉(zhuǎn)，做切割磁感線的運(yùn)動，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流素養(yǎng)點(diǎn)評：物理觀念知道交流發(fā)電機(jī)的原理；科學(xué)思維會用交流發(fā)電機(jī)的規(guī)律分析問題探究總結(jié)精練3(2021年北京朝陽區(qū)名校期末)大型發(fā)電機(jī)幾乎都是旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)，以以下圖為其原理簡圖豎直平面內(nèi)閉合線圈abcd固定不動，磁鐵繞圖中的虛線旋轉(zhuǎn)，線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流假設(shè)條形磁鐵以10 rad/s 的角速度勻速轉(zhuǎn)動，且圖示時刻N(yùn)極正在向里轉(zhuǎn)現(xiàn)以圖示時刻為計時起點(diǎn)，那么以下推斷正確的選項(xiàng)是()A該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電頻率是10 HzBt0時線圈中的電流方向?yàn)閍bcdaCt0.5 s時線圈中的電流方向發(fā)生變化Dt5 s時線

15、圈中的電流最小【答案】B變式3如以下圖是一臺發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極，它們的外表呈半圓柱面形狀，M是圓柱形鐵芯，它與磁極的柱面共軸，鐵芯上有一矩形線框，可繞與鐵芯M共軸的固定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑、大小近似均勻的磁場假設(shè)從圖示位置開始計時，當(dāng)線框繞固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動時，以下各圖中能正確反映線框中感應(yīng)電動勢e隨時間t變化規(guī)律的是()【答案】D【解析】因?yàn)槭禽椣虼艌?，故電動勢大小不變，由右手定那么可知電動勢方向做周期性變化，故D正確易錯提醒：(1)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；(2)發(fā)電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩局部組成，旋轉(zhuǎn)的可以是線圈，也可以是磁體借題發(fā)揮：交流

16、發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生交流電，輸送到外電路也是交流電；在交流發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動的過程中，并不是線圈的每一條邊都切割磁感線核心素養(yǎng)微專題正弦式交變電流的瞬時值和峰值1正弦式交變電流的瞬時值假設(shè)線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動，如以下圖素養(yǎng)點(diǎn)評：求解交變電流的瞬時值問題的答題模型此題通過正弦式交變電流瞬時值和峰值的分析，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)思維的素養(yǎng)課堂小練 | 素養(yǎng)達(dá)成【答案】C【解析】方向隨時間做周期性變化是交變電流最重要的特征A、B、D三項(xiàng)所示的電流大小隨時間做周期性變化，但其方向不變，不是交變電流，它們所表示的是直流電C中電流的方向隨時間做周期性變化，應(yīng)選C【答案】C【解析】此題考查交變電壓的瞬時值表達(dá)式eEm

17、sin t，而EmNBS，當(dāng)加倍而S減半時，Em不變，故C正確3(2021年吉林一中檢測)線框在勻強(qiáng)磁場中繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(由上向下看是逆時針方向)，當(dāng)轉(zhuǎn)到如以下圖位置時，磁通量和感應(yīng)電動勢大小的變化情況是()A磁通量和感應(yīng)電動勢都在變大B磁通量和感應(yīng)電動勢都在變小C磁通量在變小，感應(yīng)電動勢在變大D磁通量在變大，感應(yīng)電動勢在變小【答案】D【解析】由題圖，設(shè)線框平面與中性面夾角為，那么有mcos ，eEmsin ，因?yàn)榻亲冃。源磐孔兇?，感?yīng)電動勢變小4(2021年永春檢測)如以下圖，一矩形線圈abcd，ab邊長為l1，bc邊長為l2，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞OO軸以角速度從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動，那么t時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為()A0.5Bl1l2sin tB0.5Bl1l2cos tCBl1l2sin tDBl1l2cos t【答案】D【解析】因?yàn)殚_始時刻線圈平面與磁感線平行，即從垂直于中性面開始運(yùn)動，所以開始時刻線圈中感應(yīng)電動勢最大為EmBl1l2，感應(yīng)電動勢的表達(dá)形式應(yīng)為余弦形式， 因此在t時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為Bl1l2cos t，故D正確5(多項(xiàng)選擇)(2021年洛陽名校期