高三物理教案：《交變電流》教學(xué)設計

　　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

　　表述手段 圖像、三角函數表達式

　　瞬時(shí)值

　　正弦 最大值

　　電流 表征參量 有效值I

　　周期T

　　頻率f

　　觀(guān)察儀器：示波器

　　具

　　對交變電流

　　阻礙的器件

　　工作原理：互感

　　構造

　　理想 法拉第電磁感應定律

　　變壓器 遵循規律 感應定律：

　　能量守恒定律：

　　遠程輸電

　　2、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論

　　穩定 不產(chǎn)生電(磁)場(chǎng)

　　磁(電)場(chǎng) 均勻變化 穩定電(磁)場(chǎng)

　　變化

　　周期性變化 周期性變化的電(磁)場(chǎng)

　　【應考指要】

　　本章的核心內容是電場(chǎng)、電場(chǎng)強度、電勢差、電勢和電場(chǎng)線(xiàn)、等勢面。庫侖定律和電荷守恒定律是電場(chǎng)也是電學(xué)的實(shí)驗基礎。靜電屏蔽和電容器是電場(chǎng)性質(zhì)的應用。帶電粒子在電場(chǎng)中的運動(dòng)是電場(chǎng)性質(zhì)和力學(xué)規律的綜合應用，對分析綜合能力的要求較高。

　　高考對本章知識的考查重點(diǎn)是①電場(chǎng)性質(zhì)的描述;②帶電粒子在電場(chǎng)中的運動(dòng);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難度的集中在電場(chǎng)力做功與電勢能變化、帶電粒子在電場(chǎng)中的運動(dòng)這兩個(gè)知識點(diǎn)上，特別在與力學(xué)知識的結合中巧妙地把電場(chǎng)概念、牛頓定律和功能關(guān)系等聯(lián)系起來(lái)。

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

　　【好題精析】

　　例1 如圖13-3-1所示，線(xiàn)框在勻強磁場(chǎng)中繞軸勻速轉動(dòng)(右上向下看是逆時(shí)針)，當轉到圖示位置時(shí)，磁通量和感應電動(dòng)勢大小的變化情況是 ( )

　　A、 磁通量和感應電動(dòng)勢都在變大

　　B、 磁通量和感應電動(dòng)勢都在變小

　　C、 磁通量在變小，感應電動(dòng)勢在變大

　　D、 磁通量在變大，感應電動(dòng)勢在變小

　　例2如圖13-3-2所示，理想變壓器的原副線(xiàn)圈匝數比

　　為4：1，原線(xiàn)圈回路中的電阻A與副線(xiàn)圈回路中的負

　　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(shí)，某人誤將兩個(gè)線(xiàn)圈繞在圖示變壓器的左右兩個(gè)臂上，當通以交流電時(shí)，每個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過(guò)另一個(gè)線(xiàn)圈，另一半通過(guò)中間的臂，已知線(xiàn)圈1、2的匝數比為2：1，在不接負載的情況下 ( )

　　A、 當線(xiàn)圈1輸入電壓220V時(shí)，線(xiàn)圈2輸出電壓為110V

　　B、 當線(xiàn)圈1輸入電壓220V時(shí)，線(xiàn)圈2輸出電壓為55V

　　C、 當線(xiàn)圈2輸入電壓110V時(shí)，線(xiàn)圈2輸出電壓為220V

　　D、 當線(xiàn)圈2輸入電壓110V時(shí)，線(xiàn)圈2輸出電壓為110V

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

　　例5 某發(fā)電廠(chǎng)通過(guò)兩條輸電線(xiàn)向遠處的用電設備供電，當發(fā)電廠(chǎng)輸出的功率為P0時(shí)，額定電壓為U的用電設備消耗的功率為P1，若發(fā)電廠(chǎng)用一臺升壓變壓器T1先把電壓升高，仍通過(guò)原來(lái)的輸電線(xiàn)供電，到達用電設備所在地，再通過(guò)一臺降壓變壓器T2把電壓降到用電設備的額定電壓，供用電設備使用，如圖所示，這樣改動(dòng)后，當發(fā)電廠(chǎng)輸出的功率仍為P0，用電設備可獲得的功率增加至P2。試求所用升壓變壓器的原線(xiàn)圈與副線(xiàn)圈的匝數比n1/n2以及降壓變壓器的原線(xiàn)圈與副線(xiàn)圈的匝數比n3/n4各為多少?

　　【變式遷移】

　　1、用理想變壓器給負載供電時(shí)，在輸入電壓不變的情況下： ( )

　　A.減少副線(xiàn)圈的匝數，其余保持不變，可增加變壓器的輸入功率

　　B.增加副線(xiàn)圈的匝數，其余保持不變，可增加變壓器的輸人功率

　　c.減少負載的電阻值，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(xiàn)圈匝數n1=1000，副線(xiàn)圈匝數n2=200，交流電源的電動(dòng)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。則各表的示數為多少?

　　參考答案

　　【好題精析】

　　例1解析 此時(shí)，線(xiàn)框和磁感線(xiàn)的夾角在變大，與中性面的夾角在變小，線(xiàn)框面在中性面上的投影面積在變大，磁通量也在變大;當磁通量在變大時(shí)，感應電動(dòng)勢一定在變小。選D

　　點(diǎn)評 磁通量的變化率與電動(dòng)勢大小相對應

　　例2解析 根據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(diǎn)評 注意區分原線(xiàn)圈上電阻的電壓與原線(xiàn)圈的端電壓

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

　　點(diǎn)評 原副線(xiàn)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(xiàn)路上的電流，從而確定升壓變壓器的匝數比，再求用電設備增加了功率后的電流，就可以解出降壓變壓器的匝數比。

　　設輸電線(xiàn)的電阻為R，當發(fā)電廠(chǎng)變壓器直接向用電設備供電時(shí)，輸電線(xiàn)中的電流為I1，則有P1=I1U，P0-P1= R，解得I1=P1/U， ，設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(xiàn)圈匝數與副線(xiàn)圈匝數之比 ，

　　升壓變壓器原線(xiàn)圈匝數與副線(xiàn)圈匝數之比

　　【變式遷移】

　　1、BC 2、V1的示數220V，V2的示數44V，A2的示數為0.5A，A1的示數為0.1A