第三章 交变电流-【新课程能力培养】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册学习手册（人教版）

学 高中物理选择性必修 第二册 （人教版） 第三章 交 变 电 流 课 标 要 求 1. 通过实验， 认识交变电流。 能用公式和图 像描述正弦交变电流。 2. 通过实验， 探究并了解变压器原、 副线圈 电压与匝数的关系。 知道远距离输电时采 用高压输电的原因。 3. 了解发电机和电动机工作过程中的能量转 换。 认识电磁学在人类生活和社会发展中 的作用。 知 识 结 构 规 律 公 式 1. 正弦交变电流瞬时值表达式： e=E m sin ωt ， u=U m sin ωt ， i=I m sin ωt 。 2. 正弦交流电的有效值与最大值之间的关系 是 E= E m 2 姨 =0.707E m ， U= U m 2 姨 =0.707U m ， I= I m 2 姨 =0.707I m 。 3. 理想变压器原、 副线圈的关系 （ 1 ） P 1 ＝P 2 或 P 入 ＝P 出 。 （ 2 ） U 1 U 2 = n 1 n 2 = ΔU 1 ΔU 2 ， 有多个副线圈时， U 1 n 1 = U 2 n 2 = U 3 n 3 = … （ 3 ） I 1 I 2 = n 2 n 1 = ΔI 1 ΔI 2 。 提 纲 挈 领 1. 本章应用的主要物理规律是法拉第电磁感 应定律和楞次定律。 重点是理解交变电流 的产生原理及交变电流随时间的变化规律。 2. 交变电流是随时间不断变化的， 所以本章 经常要分析导体棒产生的瞬时感应电动 势， 那么正确分析导体棒切割磁感线的情 况是学习、 理解交流电产生的一个关键。 3. 由于本章内容和生产、 生活密切联系， 在 阅读教材、 做课后习题时， 应注意联系实 际， 联系高新科技成果， 提高综合分析能 力和解决实际问题的能力。 4. 在高考中， 单纯考查交变电流这部分内容 的试题多为选择题， 考查的热点多为交变 电流的产生、 变化规律、 图像、 有效值、 变压器及远距离输电问题。 若将本章知识 与电场、 力学知识相联系进行综合考查， 则是高考的难点。 交 变 电 流 电能的 输送 " $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ # $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ % 交变 电流 流 $ $ $ $ $ $ $ $ # $ $ $ $ $ $ $ $ % 定义： 大小和方向都随时间作周 期性变化的电流 产生： 发电机 （转子和定子） 描述 流 $ $ $ $ $ $ $ $ # $ $ $ $ $ $ $ $ % 表达式： e=E m sin ωt 图像： 物理量： 峰值、 有效值、 周期和 频率 ' 变压器： U 1 ∶U 2 =n 1 ∶ n 2 ， P 入 =P 出 电能的损失： P 损 =I 2 R e/V t/s O -E m E m T T 2 36 学 第三章 交 变 电 流 知 识 梳 理 知识点 1 交变电流 1. 交变电流： 大小和方向随时间做周期性变 化的电流称为交变电流， 简称交流 （ AC ）。 2. 直流： 方向不随时间变化的电流称为直流 （ DC ）。 提示： 电池提供的电流是直流。 知识点 2 正弦式交变电流 1. 定义： 随时间按正弦规律变化的电流叫作 正弦式交变电流， 简称正弦式电流。 2. 正弦式交变电流的产生 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线 的轴匀速转动时产生正弦交变电流， 如图 所示。 在甲、 丙位置时线圈中没有感应电流， 在乙、 丁位置时线圈中感应电流最大。 画出对应的主视图 （目的是画出平面 图） 如图所示。 3. 正弦式交变电流的规律 （ 1 ） 表达式 电动势为 e=E m sin ωt ； 负载两端的电压为 u=U m sin ωt ； 流过负载的电流为 i=I m sin ωt 。 （ 2 ） 峰值： E m 、 U m 、 I m 叫作峰值 （最大值）。 （ 3 ） 瞬时值： e 、 u 、 i 叫作瞬时值。 知识点 3 中性面 1. 定义： 与匀强磁场磁感线垂直的平面叫作 中性面。 2. 线圈平面处于跟中性面重合的位置时： （ 1 ） 线圈各边都不切割磁感线， 即感应电流 等于 0 。 （ 2 ） 磁感线垂直于该时刻的线圈平面， 穿过 线圈的磁通量最大， 磁通量的变化率为 0 ， 感应电动势及电流均为 0 。 （ 3 ） 交变电流的方向在中性面的两侧是相 反的。 1. 交 变 电 流 E A B D F K SN O O′ C E A B D F K S N O O′ L E A B D F K S N O O′ L C E A D F K SN O O′ L C 甲 乙 丙 丁 电流沿 ABCD 方向 电流沿 DCBA 方向 电流沿 DCBA 方向 电流沿 ABCD 方向 L 丙 丁 D （ C ） A （ B