《【优化探究】高考物理一轮复习 第10章第1单元随堂课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【优化探究】高考物理一轮复习 第10章第1单元随堂课件.ppt（26页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第十章交变电流第十章交变电流 电能的输送与电能的输送与变压器变压器 传感器传感器一、交一、交变电变电流的流的产产生生1交变电流：交变电流：强强度和方向都随度和方向都随时间时间做做 变变化的化的电电流叫做交流叫做交变变电电流流2正弦交变电流的产生：正弦交变电流的产生：将将线线圈置于匀圈置于匀强强磁磁场场中，并中，并绕绕垂直于磁感垂直于磁感线线的的轴轴 ，线线圈中就会圈中就会产产生正生正(余余)弦交弦交变电变电流流3中性面中性面(1)定定义义：与磁：与磁场场方向方向 的平面的平面(2)特点特点线线圈位于中性面圈位于中性面时时，穿，穿过线过线圈的磁通量圈的磁通量 ，磁通量的，磁通量的变变化化率率为为
2、 ，感，感应电动势为应电动势为 线线圈圈转动转动一周，两次一周，两次经过经过中性面，中性面，线线圈每圈每经过经过 ，电电流的流的方向就改方向就改变变一次一次周期性周期性匀速转动匀速转动垂直垂直最大最大零零零零中性面中性面NBS 时间时间 周期性变化周期性变化 Imsin t.NBSsin t 最大值最大值 产生的热量产生的热量 温馨提示温馨提示(1)有效值应用非常广泛，用电器铭牌上所标的电压有效值应用非常广泛，用电器铭牌上所标的电压都是额定电压的有效值都是额定电压的有效值(2)只有正只有正(余余)弦交变电流的有效值是最大值的，其他交变电流的弦交变电流的有效值是最大值的，其他交变电流的有效值要根
3、据有效值的定义求解有效值要根据有效值的定义求解正弦式正弦式电电流的流的变变化化规规律律2.两个特殊位置的特点两个特殊位置的特点(1)线线圈平面与中性面重合圈平面与中性面重合时时，SB，最大，最大，0，e0，i0，电电流方向将流方向将发发生改生改变变(2)线线圈平面与中性面垂直圈平面与中性面垂直时时，SB，0，最大，最大，e最大，最大，i最大，最大，电电流方向不改流方向不改变变3交变电流瞬时值表达式书写的基本思路交变电流瞬时值表达式书写的基本思路(1)确定正弦交确定正弦交变电变电流的峰流的峰值值，根据已知，根据已知图图象或由公式象或由公式EmnBS求求出相出相应应峰峰值值(2)明确明确线线圈的初
4、始位置，找出圈的初始位置，找出对应对应的函数关系式的函数关系式线线圈从中性面位置开始圈从中性面位置开始转动转动，则则it图图象象为为正弦函数正弦函数图图象，函数式象，函数式为为iImsin t.线线圈从垂直中性面位置开始圈从垂直中性面位置开始转动转动，则则it图图象象为为余弦函数余弦函数图图象，函象，函数式数式为为iImcos t.重点提示重点提示(1)只要平面只要平面线线圈在匀圈在匀强强磁磁场场中中绕绕垂直于磁垂直于磁场场的的轴轴匀速匀速转动转动，就就产产生正弦式交流生正弦式交流电电，其，其变变化化规规律与律与线线圈的形状、与圈的形状、与转动轴处转动轴处于于线线圈平面内圈平面内哪个位置无关哪
5、个位置无关(2)因因e，故，故t图图象与象与et图图象象总总是互余的是互余的(3)线线圈圈转动转动一周两次一周两次经过经过中性面，所以一个周期内中性面，所以一个周期内电电流方向改流方向改变变两次两次 如如图图(a)所示，一矩形所示，一矩形线线圈圈abcd放置在匀放置在匀强强磁磁场场中，并中，并绕过绕过ab、cd中点的中点的轴轴OO以角速度以角速度逆逆时针时针匀速匀速转动转动若以若以线线圈平面与磁圈平面与磁场夹场夹角角45时时如如图图(b)为计时为计时起点，并起点，并规规定当定当电电流自流自a流向流向b时电时电流方向流方向为为正，正，则则下列四幅下列四幅图图中正确的是中正确的是()听课记录听课记
6、录矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动时，产生的电流按正弦规律变化，由于时，产生的电流按正弦规律变化，由于t0时，线圈的转动方向如图时，线圈的转动方向如图b，由右手定则判断可得，此时，由右手定则判断可得，此时ad中电流方向为由中电流方向为由a到到d，线圈中电流，线圈中电流方向为方向为adcba，与规定的电流正方向相反，电流为负值又，与规定的电流正方向相反，电流为负值又因为此时因为此时ad、bc两边的切割速度方向与磁场方向成两边的切割速度方向与磁场方向成45夹角，由夹角，由E2Blv，可得，可得E2BlvEm，即此时的电动势为最大值的倍，电流当
7、，即此时的电动势为最大值的倍，电流当然也是最大值的倍，由图然也是最大值的倍，由图b还能观察到，线圈在接下来还能观察到，线圈在接下来45的转动过的转动过程中，程中，ad、bc两边的切割速度越来越小，所以感应电动势应减小两边的切割速度越来越小，所以感应电动势应减小感应电流应减小，综合上述几点可知感应电流应减小，综合上述几点可知D项正确项正确答案答案D思路点拨思路点拨确定感应电流的变化图象，应从三个方面分析：确定感应电流的变化图象，应从三个方面分析：(1)感感应电流的方向，应电流的方向，(2)感应电流的大小，感应电流的大小，(3)感应电流大小的变化趋势感应电流大小的变化趋势从而排除错误选项，确定正确
8、选项从而排除错误选项，确定正确选项1.(2011年合肥模拟年合肥模拟)在垂直纸面向里的有界匀强磁场在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈中放置了矩形线圈abcd.线圈线圈cd边沿竖直方向且与磁场边沿竖直方向且与磁场的右边界重合线圈平面与磁场方向垂直从的右边界重合线圈平面与磁场方向垂直从t0时时刻起，线圈以恒定角速度刻起，线圈以恒定角速度绕绕cd边沿图所示方向转边沿图所示方向转动，规定线圈中电流沿动，规定线圈中电流沿abcda方向为正方向，则从方向为正方向，则从t0到到tT时间内，线圈中的电流时间内，线圈中的电流I随时间随时间t变化关系图象变化关系图象为为()答案：答案：B交交变电变电流流
9、“四四值值”的理解与的理解与应应用用重点提示重点提示(1)计计算有效算有效值值一般取交一般取交变电变电流的一个周期的流的一个周期的时间时间(2)非正弦交流非正弦交流电电要依据其要依据其变变化化规规律和焦耳定律确定其有效律和焦耳定律确定其有效值值如 如如图图所示，匀所示，匀强强磁磁场场B0.1 T，所用矩形，所用矩形线线圈的匝数圈的匝数N100，边长边长ab0.2 m，bc0.5 m，以角速度以角速度100 rad/s绕绕OO轴轴匀速匀速转动转动当当线线圈平面通圈平面通过过中性面中性面时时开始开始计时计时，试试求：求：(1)线线圈圈产产生的感生的感应电动势应电动势的峰的峰值值；(2)线线圈中感圈
10、中感应电动势应电动势的瞬的瞬时值时值表达式；表达式；(3)由由t0至至t过过程中的平均程中的平均电动势值电动势值思路点拨思路点拨线圈绕一垂直于磁场方向的轴匀速转动产生交流电，线圈绕一垂直于磁场方向的轴匀速转动产生交流电，产生的感应电动势的峰值为产生的感应电动势的峰值为EmNBS，若从中性面开始计时，瞬，若从中性面开始计时，瞬时值的表达式为时值的表达式为eEmsin t，平均感应电动势可由，平均感应电动势可由N求得求得答案答案(1)314 V(2)e314sin 100t V(3)200 V如如图图所示，一个所示，一个边长边长L10 cm，匝数，匝数N100匝的正方形匝的正方形线线圈圈abcd在
11、匀在匀强强磁磁场场中中绕绕垂直于磁感垂直于磁感线线的的对对称称轴轴OO匀速匀速转动转动，磁感，磁感应应强强度度B0.50 T，角速度，角速度10 rad/s，外，外电电路路电电阻阻R4.0，线线圈内阻圈内阻r1.0.(1)求求线线圈圈转动转动的周期和感的周期和感应电动势应电动势的最大的最大值值；(2)写出写出线线圈由圈由图图中所示位置开始中所示位置开始计时时计时时，感，感应电动势应电动势的瞬的瞬时值时值表表达式；达式；(3)求交流求交流电压电压表的示数表的示数答案答案：(1)0.2 s5 V(2)e5cos 10t(3)2 V1图图中中闭闭合合线线圈都在匀圈都在匀强强磁磁场场中中绕绕虚虚线线所
12、示的固定所示的固定转轴转轴匀速匀速动动，不能，不能产产生正弦式交生正弦式交变电变电流的是流的是()解析：解析：A、B选项中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且过线圈选项中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且过线圈平面的转轴匀速转动，满足产生正弦式交变电流的条件，能产生平面的转轴匀速转动，满足产生正弦式交变电流的条件，能产生正弦式交变电流；正弦式交变电流；C选项中转轴平行于磁场，转动过程中，穿过选项中转轴平行于磁场，转动过程中，穿过线圈的磁通量始终为零，故线圈的磁通量始终为零，故C中不产生正弦式交变电流；中不产生正弦式交变电流；D选项中选项中虽然只有一半线圈在磁场中，但是始终有一边切割磁感线按照正虽
13、然只有一半线圈在磁场中，但是始终有一边切割磁感线按照正弦规律产生感应电动势，且一边出时，另一边恰好入，保证转动弦规律产生感应电动势，且一边出时，另一边恰好入，保证转动过程中感应电动势连续按照正弦规律变化故应选过程中感应电动势连续按照正弦规律变化故应选C.答案：答案：C2一个矩形一个矩形线线圈在匀圈在匀强强磁磁场场中匀角速度中匀角速度转动转动，产产生交生交变电动势变电动势的瞬的瞬时值时值表达式表达式为为e10sin 4t V，则则()A该该交交变电动势变电动势的的频频率率为为2 HzB零零时时刻刻线线圈平面与磁圈平面与磁场场垂直垂直Ct0.25 s时时，e达到最大达到最大值值D在在1 s时间时间
14、内，内，线线圈中圈中电电流方向改流方向改变变100次次解析：解析：由题中给出的电动势的表达式可以得到该交变电动势的角速度由题中给出的电动势的表达式可以得到该交变电动势的角速度是是4，由角速度和周期、频率的关系，由角速度和周期、频率的关系2f得到此交变电动势的频得到此交变电动势的频率为率为2 Hz，周期是，周期是0.5 s，所以选项，所以选项A正确周期是正确周期是0.5 s，所以，所以1 s内线圈内线圈中的电流方向改变中的电流方向改变4次，选项次，选项D错误错误t0.25 s代入表达式，得到代入表达式，得到e0，选项选项C错误零时刻，电动势为零，此时穿过线圈的磁通量最大，选项错误零时刻，电动势为
15、零，此时穿过线圈的磁通量最大，选项B正确综上所述，本题的正确选项为正确综上所述，本题的正确选项为A、B.答案：答案：AB3一只矩形一只矩形线线圈在匀圈在匀强强磁磁场场中中绕绕垂直于磁感垂直于磁感线线的的轴轴匀速匀速转动转动，穿，穿过过线线圈的磁通量随圈的磁通量随时间变时间变化的化的图图象如象如图图甲所示，甲所示，则则下列下列说说法中正确的法中正确的是是()At0时时刻刻线线圈平面与中性面垂直圈平面与中性面垂直Bt0.01 s时时刻刻的的变变化率达最大化率达最大C0.02 s时时刻感刻感应电动势应电动势达到最大达到最大D该线该线圈相圈相应应的感的感应电动势图应电动势图象如象如图图乙所示乙所示答案
16、：答案：B4家用家用电电子子调调光灯的光灯的调调光原理是用光原理是用电电子子线线路将路将输输入的正弦交流入的正弦交流电压电压的的波形截去一部分来波形截去一部分来实现实现的，由截去部分的多少来的，由截去部分的多少来调节电压调节电压，从而，从而实现实现灯光的可灯光的可调调，比，比过过去用去用变压变压器器调压调压方便且体方便且体积较积较小，某小，某电电子子调调光灯光灯经经调调整后的整后的电压电压波形如波形如图图所示，若用多用所示，若用多用电电表表测测灯泡两端的灯泡两端的电压电压，多用，多用电电表示数表示数为为()答案答案：C5.如如图图所示，所示，n50匝的矩形匝的矩形线线圈圈abcd，边长边长ab20 cm，bc25 cm，放在磁感，放在磁感应应强强度度B0.4 T的匀的匀强强磁磁场场中，中，绕绕垂直于磁感垂直于磁感线线且通且通过线过线圈中圈中轴线轴线OO匀速匀速转动转动，转动转动角速度角速度50 rad/s，线线圈的圈的总电总电阻阻r1，外，外电电路路电电阻阻R9.试试求：求：(1)线线圈在圈在图图示位置示位置(线线圈平面与磁感圈平面与磁感线线平行平行)时时，感，感应电应电动势动势的大小；的大小；(2)1 min时间时间内内电电阻阻R上上产产生的生的热热量量Q.答案：答案：(1)50 V(2)6.75103 J本小节结束请按ESC键返回