物理一轮复习省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第十章第十章 交变电流交变电流 .12.28.12.28第1页主主题题考试说明(考试说明(要求要求)教学指导意见(教学指导意见(不要求不要求)交交变变电电流流 交交变电变电流及其流及其图图象象1、计算方波等其它交变电流 有效值2、计算两个及以上副线圈和 两个磁路变压器问题正弦交变电流函数表示式、峰值和有效值理想理想变压变压器器远远距离距离输电输电第2页第第1 1课时课时 交变电流产生和描述交变电流产生和描述第3页练习:练习:图甲是小型交流发电机示意图,两磁极图甲是小型交流发电机示意图,两磁极N N、S S间磁场可视间磁场可视为水平方向匀强磁场,为水平方向匀强磁场,A A为交流电流表。线圈绕垂直
2、于磁场方为交流电流表。线圈绕垂直于磁场方向水平轴沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生向水平轴沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生交变电流随时间改变图像如图乙所表示,以下判断正确是(交变电流随时间改变图像如图乙所表示,以下判断正确是()A.A.电流表示数为电流表示数为10A10AB.B.线圈转动角速度为线圈转动角速度为50rad/s50rad/sC.0.01sC.0.01s时线圈平面与磁场方向平行时线圈平面与磁场方向平行D.0.02sD.0.02s时电阻时电阻R R中电流方向自右向左中电流方向自右向左交变电流改变规律交变电流改变规律第4页问题:问题:下述产生正(余)弦式交流电
3、本质是什么?依据你学过下述产生正(余)弦式交流电本质是什么?依据你学过内容还能设计出产生此规律交流电吗?内容还能设计出产生此规律交流电吗?第5页函数函数图象图象磁通量磁通量 =mcost t=BSBScost t电动势电动势 e=Ee=Em msinsint=nt=nBSBSsinsint t 电电 压压 u u=U Um msinsint t=sin=sin t t 电电 流流 i i=I Im msinsint t=sin=sin t t 规律总结:规律总结:注意物理量间联络?注意物理量间联络?第6页 练习:练习:如图如图(a)(a)所表示所表示,一矩形线圈一矩形线圈abcdabcd放置在
4、匀强磁场中并绕放置在匀强磁场中并绕过过abab、cdcd中点轴中点轴OOOO以角速度以角速度逆时针匀速转动逆时针匀速转动.若以线圈平面若以线圈平面与磁场夹角与磁场夹角=45=45时时(如图如图b)b)为计时起点为计时起点,并要求当电流自并要求当电流自a a流流向向b b时电流方向为正时电流方向为正.则以下四幅图中正确是则以下四幅图中正确是()第7页交变电流交变电流“四值四值”比较与了解比较与了解问题:问题:怎样了解瞬时值、怎样了解瞬时值、峰值、有效值、平均值、峰值、有效值、平均值、在详细应用怎样表达?在详细应用怎样表达?第8页物理物理量量物理含物理含义义适用情况及适用情况及说说明明瞬瞬时时值值
5、某一时刻值计算线圈某时刻受力情况峰峰 值值最大瞬时值讨论电容器击穿电压有效有效值值跟交变电流热效应等效恒定电流值(1)计算与电流热效应相关量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标普通是有效值(3)保险丝熔断电流为有效值平均平均值值交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间比值计算经过电路截面电荷量交变电流交变电流“四值四值”详细应用对比详细应用对比第9页练习:练习:磁悬浮铁路系统是一个新型交通运输系统,它是利用电磁系统产生吸引磁悬浮铁路系统是一个新型交通运输系统,它是利用电磁系统产生吸引力或排斥力将车辆托起,使整个列车悬浮在导轨上同时利用电磁力进行驱动力或排斥力将车辆托起,使整个
6、列车悬浮在导轨上同时利用电磁力进行驱动采取直线电机模式取得驱动力列车可简化为以下情景:固定在列车下端矩形采取直线电机模式取得驱动力列车可简化为以下情景:固定在列车下端矩形金属框随车平移;轨道区域内存在垂直于金属框平面磁场,磁感应强度沿金属框随车平移;轨道区域内存在垂直于金属框平面磁场,磁感应强度沿OxOx方方向按正弦规律分布,最大值为向按正弦规律分布,最大值为B B0 0,其空间改变周期为,其空间改变周期为2d2d,整个磁场以速度,整个磁场以速度v v1 1沿沿OxOx方向向前高速平移,因为列车沿方向向前高速平移,因为列车沿OxOx方向匀速行驶速度方向匀速行驶速度v v2 2与磁场平移速度不一
7、与磁场平移速度不一样,而且样,而且v v1 1v v2 2,金属框中会产生感应电流,该电流受到向前安培力即为列车,金属框中会产生感应电流,该电流受到向前安培力即为列车向前行驶驱动力设金属框电阻为向前行驶驱动力设金属框电阻为R R,长,长PQ=LPQ=L,宽,宽NP=dNP=d,求:,求:(1 1)如图)如图2 2为列车匀速行驶时某一时刻,为列车匀速行驶时某一时刻,MNMN、PQPQ均处于磁感应强度最大值均处于磁感应强度最大值 处,此时金属框内感应电流大小和方向处,此时金属框内感应电流大小和方向(2 2)列车匀速行驶)列车匀速行驶S S距离过程中,矩形金属线框产生焦耳热距离过程中,矩形金属线框产
8、生焦耳热(3 3)列车匀速行驶时所取得最大驱动力大小,并在图)列车匀速行驶时所取得最大驱动力大小,并在图3 3中定性画出驱动中定性画出驱动 力功率随时间改变在力功率随时间改变在2d/v2d/v1 1v v2 2 时间内关系图线时间内关系图线第10页第11页第12页练习:练习:一矩形线圈一矩形线圈abcdabcd放置在如图所表示有理想边界匀强磁场放置在如图所表示有理想边界匀强磁场中(中(oooo左边有匀强磁场,右边没有),线圈两端接一只灯泡左边有匀强磁场,右边没有),线圈两端接一只灯泡已知线圈匝数已知线圈匝数n=100n=100,电阻,电阻r=1.0r=1.0,abab边长边长L L1 1=0.
9、5m=0.5m,adad边边长长L L2 2=0.3m=0.3m,小灯泡电阻,小灯泡电阻R=9.0R=9.0,磁场磁感应强度,磁场磁感应强度B=1.010B=1.010-2 2T T线圈以理想边界线圈以理想边界oooo为轴以角速度为轴以角速度=200rad/s=200rad/s按如图所按如图所表示方向匀速转动(表示方向匀速转动(OOOO轴离轴离abab边距离边距离2 L2 L2 2/3/3),以如图所),以如图所表示位置为计时起点求:表示位置为计时起点求:(1 1)在)在0-T/4 0-T/4 时间内,经过小灯泡电荷量;时间内,经过小灯泡电荷量;(2 2)画出感应电动势随时间改变图象)画出感应
10、电动势随时间改变图象 (以(以abcdaabcda方向为正方向,最少画出方向为正方向,最少画出 一个完整周期);一个完整周期);(3 3)小灯泡消耗电功率)小灯泡消耗电功率(4 4)转一圈外力做了多少功。)转一圈外力做了多少功。第13页练习:练习:如图所表示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线如图所表示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上滑片圈上滑片P P处于图示位置时,灯泡处于图示位置时,灯泡L L能发光。能发光。要使灯泡变亮,能要使灯泡变亮,能够采取方法有(够采取方法有()(A A)向下滑动)向下滑动P P (B B)增大交流电源电压)增大交流电源电压(C C)增大交流电源频率)增
11、大交流电源频率 (D D)减小电容器)减小电容器C C电容电容电感、电容在交变电流中分析电感、电容在交变电流中分析第14页问题:请归纳电感、电容对电流作用?问题:请归纳电感、电容对电流作用?第15页第第2 2课时课时 变压器变压器 电能输送电能输送第16页变压器(理想变压器)变压器(理想变压器)n1n2示意图示意图符号符号问题:问题:若要改变输出电压若要改变输出电压U2,你会想到哪些方法?其理由是,你会想到哪些方法?其理由是 什么?怎样理想化?什么?怎样理想化?uVn1n2第17页基基本本关关系系 功率关系功率关系 原线圈输入功率等于副线圈输出功率 电压关系电压关系 原、副线圈电压比等于匝数比
12、,与负载情况、副线圈个数多少无关 电流关系电流关系 只有一个副线圈只有一个副线圈,电流和匝数成反比电流和匝数成反比;多个副线圈多个副线圈,由输入功率和输出功率相等确定电流关系由输入功率和输出功率相等确定电流关系频率关系频率关系原、副线圈中电流频率相等 制制约约关关系系 电压电压 副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定 功率功率 原线圈输入功率P1由副线圈输出功率P2决定 电流电流 原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定 理想变压器规律理想变压器规律第18页几个惯用变压器几个惯用变压器不能短路不能短路不能开路不能开路第19页练习:练习:图中为一理想变压器,其原线圈与一电压有效值不变交流电
13、源相连:图中为一理想变压器,其原线圈与一电压有效值不变交流电源相连:P P为滑动头。现令为滑动头。现令P P从均匀密绕副线圈最底端开始,沿副线圈匀速上滑,直至从均匀密绕副线圈最底端开始,沿副线圈匀速上滑,直至白炽灯白炽灯L L两端电压等于其额定电压为止。用两端电压等于其额定电压为止。用I I1 1表示流过原线圈电流,表示流过原线圈电流,I I2 2表示流表示流过灯泡电流,过灯泡电流,U U2 2表示灯泡两端电压,表示灯泡两端电压,N N2 2表示灯泡消耗电功率(这里电流、电表示灯泡消耗电功率(这里电流、电压均指有效值:电功率指平均值)。以下压均指有效值:电功率指平均值)。以下4 4个图中,能够
14、正确反应对应物理个图中,能够正确反应对应物理量改变趋势是量改变趋势是()()A AB BC CD D动态分析:动态分析:明确变与不变,明确变与不变,谁制约谁。谁制约谁。BC 第20页远距离输电(高压输电)远距离输电(高压输电)14223UUUURIF用线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4问题:问题:处理远距离输电基本思绪及注意点是什么?处理远距离输电基本思绪及注意点是什么?对对I=P/UI=P/U、I=U/R I=U/R应用,谈谈你看法?应用,谈谈你看法?若若U U2 2加倍,则加倍,则I I2 2是减半还是加倍?是减半还是加倍?第21页练习:练习:在如图所表示电路中,升压变压
15、器和降压变压器均是理在如图所表示电路中,升压变压器和降压变压器均是理想变压器。当发电机输出电压一定,电键想变压器。当发电机输出电压一定,电键K K由由2 2改接为改接为1 1时,以下时,以下说法正确是(说法正确是()A A电压表读数变大电压表读数变大 B.B.电流表读数变大电流表读数变大C C电流表读数变小电流表读数变小 D.D.输电线损失功率变小输电线损失功率变小问:问:若滑片若滑片P P向上滑,电键向上滑,电键K K接在接在2 2处不动,则上述问题又怎样?处不动,则上述问题又怎样?解题后你有什么思索?跟平时常做题有什么区分?解题后你有什么思索?跟平时常做题有什么区分?第22页练习:练习:某
16、水电站,用总电阻为某水电站,用总电阻为2.52.5输电线输电给输电线输电给500km500km外用外用户,其输出电功率是户,其输出电功率是3 310106 6KWKW。现用。现用500kV500kV电压输电,则以下电压输电,则以下说法正确是(说法正确是()A.A.输电线上输送电流大小为输电线上输送电流大小为2 210105 5A AB.B.输电线上由电阻造成损失电压为输电线上由电阻造成损失电压为15kV15kVC.C.若改用若改用5kV5kV电压输电,则输电线上损失功率为电压输电,则输电线上损失功率为9 910108 8KWKWD.D.输电线上损失功率为输电线上损失功率为P PU U2 2/r
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