人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第3章 交变电流 本章整合 (2).ppt

本章整合第三章内容索引知识网络·系统构建重点题型·归纳剖析知识网络·系统构建本章知识可分为两个组成部分。第一部分,交变电流的产生、规律及其描述;第二部分,变压器及其应用。一、交变电流的产生、规律及其描述交变电流二、变压器及其应用重点题型·归纳剖析一交变电流四值的计算及应用1.瞬时值:反映不同时刻交变电流的大小和方向,正弦式交变电流瞬时值表达式为e=Emsinωt,i=Imsinωt。应当注意必须从中性面开始计时。在研究某一时刻或某一状态的问题时,要用瞬时值。2.峰值:交变电流的峰值是它能达到的最大值。线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转所产生的交变电流的电动势,其最大值Em=NBSω,在考虑电容器的耐压值时,应计算交变电流的最大值。4.有效值:正弦式交变电流的有效值,其他交变电流的有效值根据有效值的定义计算。求电功、电功率、焦耳热,确定保险丝的熔断电流,要用电流的有效值;没有特殊说明时,交变电流的电流、电压、电动势指有效值,交流电表的测量值是有效值,交流用电设备上所标的额定电压、额定电流都是有效值。【例题1】如图所示,N=50匝的矩形线圈abcd,ab边长l1=20cm,ad边长l2=25cm,放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中,外力使线圈绕垂直于磁场且通过线圈中线OO的轴以n=3000r/min的转速匀速转动,线圈电阻r=1Ω,外电路电阻R=9Ω,t=0时线圈平面与磁场平行,ab边正转出纸外、cd边转入纸里。(1)求t=0时感应电流的方向。(2)求感应电动势的瞬时值表达式。(3)求线圈转一圈外力做的功。(4)求从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量。答案:(1)adcba(2)e=100πcos100πt(V)(3)10π2J(4)0.1C解析:此题综合考查了右手定则及交变电流的四值的应用,意在培养学生综合分析能力,提高学生的科学思维。(1)根据右手定则,线圈感应电流方向为adcba。(2)线圈的角速度ω=2πn=100πrad/s题图所示位置的感应电动势最大,其大小为Em=NBl1l2ω代入数据得Em=100πV,感应电动势的瞬时值表达式e=Emcosωt=100πcos100πt(V)。【变式训练1】如图所示,边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中,以OO‘为轴匀速转动,角速度为ω。转轴与磁场方向垂直,线圈电阻为R。二理想变压器的应用1.理想变压器的几个基本关系(1)电压关系:输入电压决定输出电压。②多个副线圈时,U1∶U2∶U3∶…=n1∶n2∶n3∶…(2)功率关系:输出功率决定输入功率。①单个副线圈时,P1=P2。②多个副线圈时,P1=P2+P3+…(3)电流关系:输出电流决定输入电流。②多个副线圈时,n1I1=n2I2+n3I3+…2.理想变压器的动态变化问题的分析思路(1)匝数比不变,负载电阻变化的情况,如图所示。①U1不变,根据,输入电压U1决定输出电压U2,不论负载电阻R如何变化,U2不变。②当负载电阻发生变化时,I2变化,输出电流I2决定输入电流I1,故I1发生变化。③I2变化引起P2变化,P1=P2,故P1发生变化。(2)负载电阻不变,匝数比变化的情况,如图所示。U1不变,故I1发生变化。3.制约关系(1)电压制约:副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定。(2)功率制约:原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定。(3)电流制约:原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定。【例题2】理想变压器的原线圈连接电流表,副线圈接入电路的匝数可以通过滑片Q调节,在副线圈输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,在原线圈上加一电压为U的交变电流,如图所示。下列情况可能出现的是()A.若Q位置不变,将P向上滑动,U变大B.若Q位置不变,将P向上滑动,电流表的读数变大C.若P位置不变,将Q向上滑动,电流表的读数变大D.若P位置不变,将Q向上滑动,变压器的输入功率不变答案:C解析:当理想变压器的输入电压U,以及原、副线圈的匝数比不变时,副线圈两端的电压也不变,A项错误;由知,R增大时,输出功率减小,又由P入=P出得原线圈中的电流表读数要减小,B项错误;Q向上滑动时,U增大,而负载电阻不变,则输出功率要增大,即输入功率也要增大,原线圈中的电流就要增大,C项正确,D项错误。【变式训练2】如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是()