教科版高中物理选修(3-2)第2章第1讲《交变电流》ppt课件

2．线路电压损失的原因 输电导线有电阻，电流通过输电线时，会在线路上产生电势降落，致使输电 线路末端的电压比起始端电压要低，这就是输电线上的电压损失，如图2-7-4所 示，U为发电厂的输出电压，P为发电厂的输出功率，U′为用电设备两端的电 压，P′为用电设备的输入功率，则输电线上损失的电压为ΔU＝U－U′＝IR.
S，电阻率为ρ，则输电电流I＝
P U
，输电线电阻R＝ρ
L S
，所以输电线上的功率损失
可表示为P损＝I2R＝UP2·ρLS.
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3．减小功率损失的方法 根据公式P损＝I2R可知，减小输电线路上功率损失的方法有两种： (1)减小电阻 据R＝ρLS判断， ①减小输电线的长度L：由于输电距离一定，所以在实际中不可能通过减小L 来减小R. ②减小电阻率ρ：目前，一般用电阻率较小的铜或铝作为输电线材料． ③增大导线的横截面积S：这要多耗费金属材料，增大成本，同时给输电线 的架设带来很大的困难．
A．发电机的输出电流变小 B．高压输电线路的功率损失变大 C．升压变压器次级线圈两端的电压变小 D．降压变压器次级线圈两端的电压变大
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【解析】 随着用电器总功率的增加，负载电流增大，导致线路上损耗加 大，降压变压器初级电压减小，其次级电压也随之减小；由于发电机输出电压稳 定，所以升压变压器初级电压不变，其次级电压也不变．
知识脉络
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电能输送中的电压损失和电能损耗
[先填空]
1．两种损失比较 两种损失
原因分析
大小表示 减小办法
电压损失 导线自身存在 电阻(diàUn损z＝ǔ)Irr
减小 r 减小I
导线有电阻 功率损失
电流 热效应

答案：BD
解析：根据题图可知该交变电流电压的最大值为100 V，周
期为4×10－2 s，所以频率为25 Hz，A错，B对；而ω＝2πf＝50π
rad/s，所以u＝100sin50πt
V，C错；又P＝
U2 R
＝
10202 100
W＝50
W，D对。
02 题型分类指导
No.1 描述交变电流的物理量 例1 [2012·广东高考]某小型发电机产生的交变电动势为e＝ 50sin100πt(V)。对此电动势，下列表述正确的有( ) A．最大值是50 2 V B．频率是100 Hz C．有效值是25 2 V D．周期是0.02 s
解析：由题图可得其T＝0.8 s，f＝T1＝1.25 Hz，故A对，D 错；又由题图读得Im＝4 A，故B对；因为电流为非正弦式交流 电，故有效值I≠ Im2＝2 2 A，C错。
答案：AB
No.2 交变电流有效值的计算 例 2 如图表示一交变电流随时间变化的图象，此交变电流 的有效值是( )
A．5 2 C.722 A
②交变电流的平均值是交变电流图象中图线与时间轴所围 的面积跟时间的比值。
(2)计算的方法不同：
①交变电流的有效值要根据电流的热效应进行求解。
②交变电流的平均值与交变电流的方向及所取时间的长短
均有关，其数值需根据法拉第电磁感应定律E＝n
ΔΦ Δt
计算。例
如，对于正弦交变电流，在0～
T 4
时间内
E
＝
2 π
B．2.5 A D．3.5 A
[分析] 解答本题的思路如下：
[解析] 根据交变电流有效值的定义，让题图中的交变电流 和某一恒定电流分别通过同一个电阻，如果在相同时间内电阻产 生的热量相同，则此恒定电流的数值就等于此交变电流的有效 值。设此交变电流的有效值为 I，则任意一个周期内，有 I2RT＝ I21RT2＋I22RT2，代入数据得 I2＝(2 2)2×12＋(322)2×12，解得 I＝2.5 A，选项 B 正确。

（2）大小变化规律-------按正弦(zhèngxián)规律变化：
e=Emsinωt
i=Imsinωt
u=12U/1m3s/20i21nωt
Em=NBSω叫电动势的最大值
Im=Em/R叫电流的最大值 Um=ImR叫电压的最大值
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内容 总结 (nèiróng)
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课堂练习
1．在如图所示的几种电流随时间变化的图象(tú xiànɡ)中，属于直 流电流的是 １、２，属于交变电流的是 ３、４、５、。６
注意：大小不变方向改变的电流(diànliú)也是交流。
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二、交变(jiāo biàn)电流的产生
2. ab边的速度多大？
3. ab边速度方向与磁场方向夹角多 大？
4. ab边产生的感应电动势多大？
ωt
5.线圈中感应电动势多大？
中性面
a
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v
B
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1.正弦式交变(jiāo biàn)电流的瞬时值表达式（从中性面计时）
（1）电动势按正弦规律变化 e Em sin t
(2)若从中性面计时，经过 s时1 线圈电动势的瞬时值
是多大？
600
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交变电流 小结
1．交变电流：大小(dàxiǎo)和方向都随时间作周期性变化的电流。
2．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线 圈中就会产生交变电流。 3．交变电流的变化规律： （1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次，感 应电流的方向就改变(gǎibiàn)一次；线圈转动一周，感应电流的 方向改变两次。

A.当线框位于中性面时,线框中感应电动势最大
B.当穿过线框的磁通量为零时,线框中的感应电动势也为零
C.每当线框经过中性面时,感应电动势或感应电流的方向就改变一次
D.线框经过中性面时,各边切割磁感线的速度为零
解析:线框位于中性面时,线框平面与磁感线垂直,穿过线框的磁通量最大,
但此时切割磁感线的两边的速度与磁感线平行,即不切割磁感线,所以感应
1.判断下列说法的正误。
(1)交流电是指按正弦规律变化的电流。 ( × )
(2)当线圈中的磁通量最大时,产生的电流也最大。 ( × )
(3)闭合线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动时产生的交流电是正弦交流
电。 ( √ )
(4)交变电流的瞬时值表达式与开始计时的位置无关。 ( × )
2.线圈在中性面时,磁通量、感应电动势、感应电流具有怎样的特点?
电流的感应电动势瞬时值表达式为( D )
A.e=2Emsin 2ωt
B.e=4Emsin 2ωt
C.e=Emcos 2ωt
D.e=4Emcos 2ωt
解析:产生感应电动势的最大值Em=NBSω,当N'=2N,ω'=2ω时,Em'=4Em,所
以交变电流的感应电动势的瞬时值表达式为e=4Emcos 2ωt,选项D正确。

由欧姆定律得交变电流的最大值可表示为Im=
。
总
2.交变电流的瞬时值变化规律
若线圈给外电阻 R 供电,设线圈本身的电阻为 r,由闭合电路的欧姆定律得

i=+
=

sin
+
ωt,可写成 i=Imsin ωt。即线圈中的交变电流按正弦函数规律变
化,这种交变电流叫作正弦交流电。