河北省石家庄市高中物理第五章交变电流直流电路与交流电路变压器学案（无答案）新人教版

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1、直流电路与交流电路变压器导学目标1、解读命题角度，掌握类题通法。导学目标2、记牢基础知识，方法技巧要用好一、基础知识要记牢1．交变电流的产生⇐⇒　　　　　　　　　　⇓　　　2．交流电的“四值”⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒二、方法技巧要用好交变电流瞬时值表达式书写的基本思路(1)确定正余弦交变电流的峰值，根据已知图象或由公式Em＝NBSω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线圈从中性面开始计时，则i－t关系为正弦函数，函数表达式为i＝Imsinωt。②线圈从垂直中性面开始计时，则i－t关系为余弦函数，函数表达式为i＝Imcosωt。考

2、点一：交流电的产生及描述[例1]图甲是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动。(只考虑单匝线圈)(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达

3、式；(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；(3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。(其他电阻均不计)[思路点拨]　(1)明确交流电的瞬时表达式与开始计时位置有关。(2)画出交流电路的等效电路。(3)计算电阻R上产生的焦耳热时应使用交变电流的有效值。[解析]　(1)矩形线圈abcd在磁场中转动时，只有ab和cd切割磁感线，且转动的半径为r＝，设ab和cd的转动速度为v，则v＝ω·在t时刻，导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为E1＝BL1v⊥由图可知v

4、⊥＝vsinωt则整个线圈的感应电动势为e1＝2E1＝BL1L2ωsinωt(2)当线圈由题图丙位置开始运动时，在t时刻整个线圈的感应电动势为e2＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0)(3)由闭合电路欧姆定律可知I＝这里E为线圈产生的电动势的有效值E＝＝则线圈转动一周在R上产生的焦耳热为QR＝I2RT其中T＝所以QR＝πRω2[答案]　(1)e1＝BL1L2ωsinωt(2)e2＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0)(3)πRω2考点二：有关变压器问题的分析一、基础知识要记牢1．理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P入＝P出(2)电压关系：＝若n1>n2，为

5、降压变压器；若n1

6、题意弄清变量和不变量；(2)弄清动态变化过程中的决定关系，如：在原、副线圈匝数比()一定时，输出电压U2由输入电压U1决定；输入电流I1由输出电流I2决定；输入功率P1由输出功率P2决定；(3)利用直流电路的动态分析方法分析，其思路过程可表示为：　　　　　⇓　　　　　⇓　　　　　⇓　　　　　⇓三、易错易混要明了变压器改变的是电压和电流而不改变交流电的功率和频率。[例2]如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器。和是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示，和是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表

7、示。下列说法正确的是(　　)A．I1和I2表示电流的瞬时值B．U1和U2表示电压的最大值C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小[思路点拨]　解答本题时应注意以下两点：(1)交流电路中电压表、电流表的示数均指有效值。(2)变压器原、副线圈电压、电流的决定因素。[解析]　交流电压表和交流电流表测量的是有效值，选项A、B错误。滑片P向下滑动时，接入电路中的电阻减小，副线圈负载电阻减小，因为原、副线圈的匝数比不变，所以U1、U2不变，因I2＝，所以I2变大；又U1I1＝U2I2，所以I1变大，故选项C正确。[答

8、案]　C例3、如图所示，导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置、电阻不计、半径相等的金属圆环