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高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-2第五章 交变电流1 交变电流复习ppt课件
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这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-2第五章 交变电流1 交变电流复习ppt课件，共13页。PPT课件主要包含了典例一，交变电流有效值的计算，典例二，典例三等内容，欢迎下载使用。
2.对中性面的理解 (1)中性面是与磁场方向垂直的平面，是假想的参考面。 (2)线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，而磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零。 (3)线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大。 (4)线圈每经过中性面一次电流方向就改变一次，线圈转动一周，两次经过中性面，所以电流的方向改变两次。 3.交变电流瞬时值表达式的书写基本思路： (1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象或由公式Em=nBS求出相应峰值。 (2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。 如：①线圈从中性面开始转动，则i-t图象为正弦函数图象，函数式为i=Imsint。 ②线圈从垂直中性面开始转动，则i-t图象为余弦函数图象，函数式为i=Imcst。
在交变电流的产生过程中，要特别注意两个特殊位置的不同特点。 (1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，最大，/t=0，e=0，i=0电流方向将发生改变。 (2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，=0，/t最大，e最大，i最大，电流方向不改变。
【例1】如图所示，边长为l的正方形线框abcd的匝 数为n，ad边的中点和bc边的中点的连线OO′ 恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为 B，线圈与外电阻R构成闭合电路，整个线圈 的电阻为r。现在让线框以OO′连线为轴， 以角速度匀速转动，从图示时刻开始计时， 求： (1)闭合电路中电流瞬时值的表达式； (2)当 时，电阻R两端的电压值。
交流电的产生及变化规律
【解析】(1)沿O′O方向看去，磁场分布的侧视图如图所示。 由图可知，图示时刻cd边的切割方向与磁场平行， 故有e=0,i=0 (2)t=/200时，线圈转过90°，cd边切割方向恰与磁场垂直，e=n·Bl·v 其中，v=l/2 得e=(1/2)nBl2 i=e/(R+r)=nBl2/[2(R+r)] U=iR=nBl2R/[2(R+r)]
(1)闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律对交变电流也是适用的。 (2)注意不要遗漏线圈匝数n。
考点2 描述交变电流的物理量
1.对交变电流“有效值”的理解 (1)交变电流的有效值是根据电流的热效应进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热进行计算。注意“三同”；“相同电阻”上、“相同时间”内、产生“相同热量”。计算时“相同时间”一般取一个周期的时间。 (2)在交流电路中，电压表、电流表、功率表等电工仪表的示数均为交变电流的有效值。在没有具体说明的情况下，所给出的交流电的电压、电流及电功率指的都是有效值。 (3)非正弦交变电流的有效值，应按有效值的定义计算。
(4)几种典型交变电流的有效值
例如，上表中非对称性交变电流有效值的计算要根据“三同”列方程(在一个周期内)(U12/R)·(T/2)+(U22/R)·(T/2)=(U2/R)·T，所以 。
(1)计算有效值时要注意根据电流的热效应，把握住“三同”；“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解。 (2)利用两类公式Q=I2Rt和Q=(U2/R)t可分别求得电流有效值和电压有效值。 (3)若图象部分是正弦(或余弦)交流电，其中的1/4和1/2周期部分可直接应用I=Im/ ，U=Um/ 的关系。
2.交变电流“四值”的比较
在进行交变电流相关的计算时，一定要注意题中具体应用的是什么物理量，根据上述的适用情况恰当的选择“四值”。
【例2】如图所示是一交流电压随时间变化 的图象，此交流电压的有效值等于______Ｖ。
【解析】如图所示给出的是一方波交流电，周期为Ｔ=0.3ｓ，前 时间内Ｕ1=100V，后 时间内Ｕ2=-50Ｖ。设该交流电压的有效值为Ｕ，根据有效值的定义，有 代入已知数据，解得Ｕ= Ｖ
公式 和 只适用于正弦式交变电流，对于非正弦式交变电流的有效值，则应根据电流的热效应求解。
多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速。现在的调光灯、调速风扇是用可控硅电子元件来实现的，如图所示为经过一个可控硅调节后加在电灯上的电压。即在正弦交变电流的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯上的电压。那么现在电灯上的电压为多少？
对交变电流“四值”的理解
【例3】如图所示，匀强磁场的磁感应强度 B=0.5 T，边长L=10 cm的正方形线圈 abcd共100匝，线圈电阻r=1 ，线圈绕 垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动， 角速度=2 rad/s，外电路电阻R=4 ， 求： (1)转动过程中感应电动势的最大值； (2)由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过60°角时的瞬 时感应电动势； (3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势； (4)交变电压表的示数； (5)线圈转动一周外力所做的功； (6)1/6周期内通过R的电荷量为多少？
2.对中性面的理解 (1)中性面是与磁场方向垂直的平面，是假想的参考面。 (2)线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，而磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零。 (3)线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大。 (4)线圈每经过中性面一次电流方向就改变一次，线圈转动一周，两次经过中性面，所以电流的方向改变两次。 3.交变电流瞬时值表达式的书写基本思路： (1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象或由公式Em=nBS求出相应峰值。 (2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。 如：①线圈从中性面开始转动，则i-t图象为正弦函数图象，函数式为i=Imsint。 ②线圈从垂直中性面开始转动，则i-t图象为余弦函数图象，函数式为i=Imcst。
在交变电流的产生过程中，要特别注意两个特殊位置的不同特点。 (1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，最大，/t=0，e=0，i=0电流方向将发生改变。 (2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，=0，/t最大，e最大，i最大，电流方向不改变。
【例1】如图所示，边长为l的正方形线框abcd的匝 数为n，ad边的中点和bc边的中点的连线OO′ 恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为 B，线圈与外电阻R构成闭合电路，整个线圈 的电阻为r。现在让线框以OO′连线为轴， 以角速度匀速转动，从图示时刻开始计时， 求： (1)闭合电路中电流瞬时值的表达式； (2)当 时，电阻R两端的电压值。
交流电的产生及变化规律
【解析】(1)沿O′O方向看去，磁场分布的侧视图如图所示。 由图可知，图示时刻cd边的切割方向与磁场平行， 故有e=0,i=0 (2)t=/200时，线圈转过90°，cd边切割方向恰与磁场垂直，e=n·Bl·v 其中，v=l/2 得e=(1/2)nBl2 i=e/(R+r)=nBl2/[2(R+r)] U=iR=nBl2R/[2(R+r)]
(1)闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律对交变电流也是适用的。 (2)注意不要遗漏线圈匝数n。
考点2 描述交变电流的物理量
1.对交变电流“有效值”的理解 (1)交变电流的有效值是根据电流的热效应进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热进行计算。注意“三同”；“相同电阻”上、“相同时间”内、产生“相同热量”。计算时“相同时间”一般取一个周期的时间。 (2)在交流电路中，电压表、电流表、功率表等电工仪表的示数均为交变电流的有效值。在没有具体说明的情况下，所给出的交流电的电压、电流及电功率指的都是有效值。 (3)非正弦交变电流的有效值，应按有效值的定义计算。
(4)几种典型交变电流的有效值
例如，上表中非对称性交变电流有效值的计算要根据“三同”列方程(在一个周期内)(U12/R)·(T/2)+(U22/R)·(T/2)=(U2/R)·T，所以 。
(1)计算有效值时要注意根据电流的热效应，把握住“三同”；“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解。 (2)利用两类公式Q=I2Rt和Q=(U2/R)t可分别求得电流有效值和电压有效值。 (3)若图象部分是正弦(或余弦)交流电，其中的1/4和1/2周期部分可直接应用I=Im/ ，U=Um/ 的关系。
2.交变电流“四值”的比较
在进行交变电流相关的计算时，一定要注意题中具体应用的是什么物理量，根据上述的适用情况恰当的选择“四值”。
【例2】如图所示是一交流电压随时间变化 的图象，此交流电压的有效值等于______Ｖ。
【解析】如图所示给出的是一方波交流电，周期为Ｔ=0.3ｓ，前 时间内Ｕ1=100V，后 时间内Ｕ2=-50Ｖ。设该交流电压的有效值为Ｕ，根据有效值的定义，有 代入已知数据，解得Ｕ= Ｖ
公式 和 只适用于正弦式交变电流，对于非正弦式交变电流的有效值，则应根据电流的热效应求解。
多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速。现在的调光灯、调速风扇是用可控硅电子元件来实现的，如图所示为经过一个可控硅调节后加在电灯上的电压。即在正弦交变电流的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯上的电压。那么现在电灯上的电压为多少？
对交变电流“四值”的理解
【例3】如图所示，匀强磁场的磁感应强度 B=0.5 T，边长L=10 cm的正方形线圈 abcd共100匝，线圈电阻r=1 ，线圈绕 垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动， 角速度=2 rad/s，外电路电阻R=4 ， 求： (1)转动过程中感应电动势的最大值； (2)由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过60°角时的瞬 时感应电动势； (3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势； (4)交变电压表的示数； (5)线圈转动一周外力所做的功； (6)1/6周期内通过R的电荷量为多少？
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