鲁科版高中物理选择性必修第二册精品课件 第3章 交变电流与远距离输电 本章整合 (3).ppt

第3章本章整合

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知识网络·体系构建

专题突破·归纳整合

专题一交流发电机1.发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。2.转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成,安装在定子里边。3.原理由轴承及端盖将发电机的定子和转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做切割磁感线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了感应电流。机械能转化为电能

典例1大型发电机几乎都是旋转磁极式发电机,如图所示为其原理简图。竖直平面内闭合线圈abcd固定不动,磁铁绕图中的虚线旋转,线圈中就会产生感应电流。若条形磁铁以10πrad/s的角速度匀速转动,且图示时刻N极正在向里转。现以图示时刻为计时起点,则下列推断正确的是()A.该发电机产生的交变电流频率是10HzB.t=0时线圈中的电流方向为abcdaC.t=0.5s时线圈中的电流方向发生变化D.t=5s时线圈中的电流最小B

解析该发电机产生的交变电流频率是=5Hz,选项A错误;由右手定则可知,t=0时线圈中的电流方向为abcda,选项B正确;t=0.5s时线圈转过的角度为5π,此位置电流仍然是最大的位置,则线圈中的电流方向没有发生变化,选项C错误;t=5s时线圈转过的角度为50π,线圈回到初始位置,则此位置线圈中的电流最大,选项D错误。

方法技巧交流发电机解题指导(1)发电机将机械能转化为电能。(2)发电机由定子和转子两部分组成,旋转的可以是线圈,也可以是磁体。(3)交流发电机线圈中产生交变电流,输送到外电路也是交变电流;在交流发电机线圈转动的过程中,并不是线圈的每一条边都切割磁感线。

专题二交变电流的变化规律1.峰值说明:峰值由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积S决定,与线圈的形状无关,与转轴的位置无关。2.正弦式交变电流的瞬时值表达式(1)从中性面位置开始计时:e=Emsinωt,i=Imsinωt,u=Umsinωt。(2)从与中性面垂直的位置开始计时:e=Emcosωt,i=Imcosωt,u=Umcosωt。

3.对交变电流图像的认识如图所示,正弦交变电流随时间的变化情况可以从图像上表示出来,图像描述的是交变电流的电动势、电流、电压随时间变化的规律,它们是正弦曲线。

典例2(多选)一单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动时产生正弦式交变电流,其电动势的变化规律如图线a所示,当调整线圈转速后,电动势的变化规律如图线b所示,以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是()A.从图线可算出穿过线圈磁通量的最大值B.线圈先后两次转速之比为2∶3C.在图线a和b中,t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零AD

方法技巧交变电流图像的应用从图像中可以解读到以下信息:(1)交变电流的最大值Im、Em、Um、周期T。(2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零,磁通量最大,所以可确定线圈位于中性面的时刻。(3)找出线圈平行于磁感线的时刻。(4)判断线圈中磁通量的变化情况。(5)分析判断e、i、u随时间的变化规律。

针对训练1一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动,线圈中的感应电动势e随时间t变化的规律如图所示,则下列说法正确的是()A.图像是从线圈平面位于中性面开始计时的B.t2时刻穿过线圈的磁通量为零C.t2时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零D.感应电动势e的方向变化时,穿过线圈的磁通量的方向也变化B

解析由题图可知,当t=0时,感应电动势最大,说明穿过线圈的磁通量的变化率最大,磁通量为零,即是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的,选项A错误;t2时刻感应电动势最大,穿过线圈的磁通量的变化率最大,磁通量为零,选项B正确,C错误;感应电动势e的方向变化时,线圈通过中性面,穿过线圈的磁通量最大,但方向并不变化,选项D错误。

专题三五类变压器1.常规变压器:变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。2.自耦变压器:自耦变压器(又称调压器),它只有一个线圈,原、副线圈共用其中的一部分作为另一个线圈,当交流电源接不同的端点时,它可以升压也可以降压,变压器的基本关系对自耦变压器同样适用,如图甲所示。3.互感器:电压互感器将高电压变为低电压,如图乙所示;电流互感器将大电流变成小电流,如图丙所示。

4.多个副线圈的变压器:计算具有两个(或两个以上)副线圈的变压器问题时,应注意三个关系:(2)电流关系:n1I1=n2I2+n3I3+…(3)功率关系:P1=P2+P3+…

典例3如图所示,T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器,