高三物理教案：《交變電流》教學(xué)設(shè)計

　　本文題目：高三物理教案：交變電流

　　1、交流電

　　產(chǎn)生：交流發(fā)電機(jī)

　　表述手段 圖像、三角函數(shù)表達(dá)式

　　瞬時值

　　正弦 最大值

　　電流 表征參量 有效值I

　　周期T

　　頻率f

　　觀察儀器：示波器

　　具

　　對交變電流

　　阻礙的器件

　　工作原理：互感

　　構(gòu)造

　　理想 法拉第電磁感應(yīng)定律

　　變壓器 遵循規(guī)律 感應(yīng)定律：

　　能量守恒定律：

　　遠(yuǎn)程輸電

　　2、麥克斯韋電磁場理論

　　穩(wěn)定 不產(chǎn)生電(磁)場

　　磁(電)場 均勻變化 穩(wěn)定電(磁)場

　　變化

　　周期性變化 周期性變化的電(磁)場

　　【應(yīng)考指要】

　　本章的核心內(nèi)容是電場、電場強(qiáng)度、電勢差、電勢和電場線、等勢面。庫侖定律和電荷守恒定律是電場也是電學(xué)的實驗基礎(chǔ)。靜電屏蔽和電容器是電場性質(zhì)的應(yīng)用。帶電粒子在電場中的運動是電場性質(zhì)和力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用，對分析綜合能力的要求較高。

　　高考對本章知識的考查重點是①電場性質(zhì)的描述;②帶電粒子在電場中的運動;③平行板電容器。近幾年高考對本章知識的考查命題頻率較高且有相當(dāng)難度的集中在電場力做功與電勢能變化、帶電粒子在電場中的運動這兩個知識點上，特別在與力學(xué)知識的結(jié)合中巧妙地把電場概念、牛頓定律和功能關(guān)系等聯(lián)系起來。

　　命題趨于綜合能力考查、且結(jié)合力學(xué)的平衡問題、運動學(xué)、牛頓運動定律及交變電流等構(gòu)成綜合試題，考查分析問題能力、綜合能力、用數(shù)學(xué)方法解決物理問題的能力。電場問題還可與生產(chǎn)技術(shù)、生活實際、科學(xué)研究、前沿科技等聯(lián)系起來，如靜電屏蔽、尖端放電、電容式傳感器、靜電的防止和應(yīng)用、示波管原理、靜電分選等。這些都可以成為新情景綜合問題的命題素材。

　　【好題精析】

　　例1 如圖13-3-1所示，線框在勻強(qiáng)磁場中繞軸勻速轉(zhuǎn)動(右上向下看是逆時針)，當(dāng)轉(zhuǎn)到圖示位置時，磁通量和感應(yīng)電動勢大小的變化情況是 ( )

　　A、 磁通量和感應(yīng)電動勢都在變大

　　B、 磁通量和感應(yīng)電動勢都在變小

　　C、 磁通量在變小，感應(yīng)電動勢在變大

　　D、 磁通量在變大，感應(yīng)電動勢在變小

　　例2如圖13-3-2所示，理想變壓器的原副線圈匝數(shù)比

　　為4：1，原線圈回路中的電阻A與副線圈回路中的負(fù)

　　載電阻B的阻值相等，a、b端加一交流電壓后，兩電

　　阻消耗的功率之比PA：PB=_______，兩電阻兩端的電壓

　　之比UA：UB=_______

　　例3、如圖13-3-3在繞制變壓器時，某人誤將兩個線圈繞在圖示變壓器的左右兩個臂上，當(dāng)通以交流電時，每個線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過另一個線圈，另一半通過中間的臂，已知線圈1、2的匝數(shù)比為2：1，在不接負(fù)載的情況下 ( )

　　A、 當(dāng)線圈1輸入電壓220V時，線圈2輸出電壓為110V

　　B、 當(dāng)線圈1輸入電壓220V時，線圈2輸出電壓為55V

　　C、 當(dāng)線圈2輸入電壓110V時，線圈2輸出電壓為220V

　　D、 當(dāng)線圈2輸入電壓110V時，線圈2輸出電壓為110V

　　例4、交流發(fā)電機(jī)向理想變壓器提供u=220 sinl00 t mV的交變電壓，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為1：10，遠(yuǎn)距離輸電導(dǎo)線總電阻尺為10 ，輸送電功率為10kW， 求輸電導(dǎo)線上損失的功率

　　例5 某發(fā)電廠通過兩條輸電線向遠(yuǎn)處的用電設(shè)備供電，當(dāng)發(fā)電廠輸出的功率為P0時，額定電壓為U的用電設(shè)備消耗的功率為P1，若發(fā)電廠用一臺升壓變壓器T1先把電壓升高，仍通過原來的輸電線供電，到達(dá)用電設(shè)備所在地，再通過一臺降壓變壓器T2把電壓降到用電設(shè)備的額定電壓，供用電設(shè)備使用，如圖所示，這樣改動后，當(dāng)發(fā)電廠輸出的功率仍為P0，用電設(shè)備可獲得的功率增加至P2。試求所用升壓變壓器的原線圈與副線圈的匝數(shù)比n1/n2以及降壓變壓器的原線圈與副線圈的匝數(shù)比n3/n4各為多少?

　　【變式遷移】

　　1、用理想變壓器給負(fù)載供電時，在輸入電壓不變的情況下： ( )

　　A.減少副線圈的匝數(shù)，其余保持不變，可增加變壓器的輸入功率

　　B.增加副線圈的匝數(shù)，其余保持不變，可增加變壓器的輸人功率

　　c.減少負(fù)載的電阻值，其余保持不變，可增加變壓器的輸入功率

　　D.增大負(fù)載的電阻值，其余保持不變，可增加變壓器的輸人功率

　　2、如圖13-3-4為一理想變壓器的原線圈匝數(shù)n1=1000，副線圈匝數(shù)n2=200，交流電源的電動勢 伏，電阻R=88歐。電流表和電壓表對電路的影響可忽略不計。則各表的示數(shù)為多少?

　　參考答案

　　【好題精析】

　　例1解析 此時，線框和磁感線的夾角在變大，與中性面的夾角在變小，線框面在中性面上的投影面積在變大，磁通量也在變大;當(dāng)磁通量在變大時，感應(yīng)電動勢一定在變小。選D

　　點評 磁通量的變化率與電動勢大小相對應(yīng)

　　例2解析 根據(jù)理想變壓器的變流比

　　，得：IA：IB=1：4，

　　兩電阻消耗的功率之比PA：PB= ，

　　兩電阻兩端的電壓之比UA：UB=1：4

　　點評 注意區(qū)分原線圈上電阻的電壓與原線圈的端電壓

　　例3、解析 理想變壓器原副線圈中磁通量變化率相等，而誤繞以后，兩線圈中單匝線圈磁通量變化率不再相同。結(jié)合線圈匝數(shù)進(jìn)行考慮，即可求解，選B、D

　　點評 原副線圈的磁通量變化率不同

　　例4、解：由u=220 sin100 V 得理想變壓器輸入電壓為U1=220V (2分)

　　。

　　例5 解析 從消耗的電功率上找出兩種情況下線路上的電流，從而確定升壓變壓器的匝數(shù)比，再求用電設(shè)備增加了功率后的電流，就可以解出降壓變壓器的匝數(shù)比。

　　設(shè)輸電線的電阻為R，當(dāng)發(fā)電廠變壓器直接向用電設(shè)備供電時，輸電線中的電流為I1，則有P1=I1U，P0-P1= R，解得I1=P1/U， ，設(shè)降壓變壓器的輸入電流 ，輸出電流為I2，則有P2=I2U，P0-P2= 2R，有此可得I2=P2/U，

　　，

　　故降壓變壓器原線圈匝數(shù)與副線圈匝數(shù)之比 ，

　　升壓變壓器原線圈匝數(shù)與副線圈匝數(shù)之比

　　【變式遷移】

　　1、BC 2、V1的示數(shù)220V，V2的示數(shù)44V，A2的示數(shù)為0.5A，A1的示數(shù)為0.1A