2019_2020学年高考物理主题3电磁场与电磁波初步4交变电流变压器学案（必修3）

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1、4　交变电流　变压器[学科素养与目标要求]　物理观念：1.了解交变电流是怎样产生的.2.了解交变电流的变化规律、图象及描述交变电流的物理量.3.了解变压器的构造，知道变压器改变交变电压的原理.科学探究：1.通过实验，探究交变电流的产生.2.通过实验探究总结变压器原、副线圈的电压和匝数的关系.科学态度与责任：1.了解发电机的发明和交变电流的利用对促进人类社会进步的作用，进一步体会科学、技术与社会生活之间的密切联系.2.体验科学探究过程，培养实验设计与分析论证能力.一、交流发电机1.发电原理：由于转子的转动使得穿过线圈的磁通量发生变化，在

2、线圈中产生了感应电动势.2.交变电流：大小、方向随时间做周期性变化的电流，简称交流.方向不随时间变化的电流叫直流.二、正弦式交变电流的变化规律1.定义：电流、电压随时间按正弦函数的规律变化的交流电叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流.2.图象：正弦图象.3.表达式：i＝Imsinωt，u＝Umsin ωt，e＝Emsinωt，式中Im、 Um、Em分别是电流、电压、电动势的最大值，叫做交流的峰值.4.交变电流的周期和频率(1)交变电流完成一次周期性变化所需的时间叫做它的周期，通常用T表示，单位是秒.交变电流在1s内发生周期性变化的次数，

3、叫做它的频率，通常用f表示，单位是赫兹，简称赫，符号是Hz.(2)周期和频率的关系为T＝或f＝.5.交变电流的有效值(Ue、Ie)(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的：把交流和直流分别通过相同的电阻，如果在相同的时间内它们产生的热量相等，我们就把这个直流电压、电流的数值叫做这一交流的有效值.(2)对正弦式交变电流，其有效值和峰值之间存在着如下的关系：Ie＝＝0.707ImUe＝＝0.707Um三、变压器1.变压器的结构(1)变压器由铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成.(2)原、副线圈原线圈：与电源(或前一级电路)连接的线圈叫原

4、线圈(也叫初级线圈).副线圈：与负载(或下一级电路)连接的线圈叫副线圈(也叫次级线圈).2.变压器的工作原理(1)原理电磁感应现象是变压器工作的基础.当原线圈中的电流变化时，在铁芯中就会产生变化的磁场，就会引起副线圈中的磁通量的变化，从而产生感应电动势.(2)变压器的作用：能改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和频率.判断下列说法的正误.(1)交变电流的方向随时间做周期性变化.(　√　)(2)跟交流具有相同热效应的直流的值是交流的有效值.(　√　)(3)变压器也能改变恒定直流电的电压.(　×　)(4)当原线圈匝数比副线圈匝数多时，

5、该变压器是升压变压器.(　×　)一、交变电流的产生1.交流发电机的组成交流发电机通常包括固定不动的“定子”和能够连续转动的“转子”.2.发电机原理当闭合线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量发生变化，因而在线圈中产生感应电流.线圈做周期性的运动，在线圈中就产生了大小和方向随时间做周期性变化的交变电流.3.发电机的分类(1)旋转电枢式发电机：线圈在磁场中旋转.线圈(电枢)是转子，磁体是定子，如图1甲所示.(2)旋转磁极式发电机：磁体转动，是转子；线圈不动，是定子.如图乙所示.无论线圈转动，还是磁体转动，都是转子的转动使

6、得穿过线圈的磁通量发生变化，在线圈中产生感应电动势.图14.直流电和交变电流(1)直流电：方向不随时间变化的电流，称为直流电，简称直流，用字母“DC”或符号“－”表示.(2)交变电流：大小、方向随时间做周期性变化的电流，称为交变电流，简称交流，用字母“AC”或符号“～”表示.注意：电流方向随时间做周期性变化，是交流电的最主要特征，也是交流电与直流电最主要的区别.例1　(多选)如图2所示为交流发电机的结构和原理示意图，当线圈在磁场中缓慢匀速转动时，观察电流表的指针，可以判断(　　)图2A.指针随着线圈的转动而摆动，并且线圈转动一周指针左

7、右摆动一次B.当线圈平面转动到跟磁感线平行时，电流表指针的偏转角最大C.当线圈平面转动到跟磁感线垂直时，电流表指针的偏转角最大D.因线圈的转动是匀速的，则线圈产生的感应电动势和感应电流是周期性的答案　ABD解析　这是一个旋转电枢式交流发电机模型，当线圈在磁场中转动时，线圈产生的感应电动势和感应电流都随时间变化，线框转动一周，完成一个周期性变化，对应的指针左右摆动一次，故选项A正确；当线圈平面跟磁感线平行时，穿过线圈的磁通量为零，但线圈的两条边切割磁感线，此时的速度方向跟磁感线垂直，所以线圈中的感应电动势最大，对应的感应电流也最大，所以

8、B项正确；当线圈平面跟磁感线垂直时，穿过线圈的磁通量最大，但此时速度方向平行于磁感线，线圈中的感应电动势和感应电流均为零，所以选项C错误；因线圈是匀速转动的，那么产生的感应电动势和感应电流就是周期性变化的，故D项正确.例