2012【优化方案】精品课件：物理粤教选修3-2第二章本章优化总结

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本章优化总结
专题归纳整合
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知识网络构建
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交变电流
交变电流
专题归纳整合
交变电流的变化规律理解及应用
1．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流．
2．从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e＝NBSωsinωt，感应电动势的最大值为Em＝NBSω.
3．中性面的特点：磁通量最大为Φm，但感应电动势e＝0.
处理有关交变电流变化规律的问题时，要牢记瞬时值表达式(包括余弦形式、磁通量表达式)以及图象，明确式中各符号的含义，并熟练掌握中性面的特点．理解周期、频率、角速度及转速的关系．
例1
一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图2－1甲所示的匀强磁场中．通过线圈的磁通量Φ随时间的变化规律如图乙所示．下列说法正确的是(　　)
图2－1
A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B．t2、t4时刻线圈中感应电流方向改变
C．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变
D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小
【精讲精析】　t1、t3时刻通过线圈的磁通量最大，但此时磁通量的变化率为零，感应电动势和感应电流均为零，感应电流方向发生改变，A项错，C项对；t2、t4时刻磁通量为零，而磁通量的变化率最大，所以感应电动势最大，选项B、D错误．
【答案】　C
交流电四值的计算与应用
1．瞬时值：它反映的是不同时刻交流电的大小和方向，瞬时值是时间的函数，正弦交流电瞬时值表达式为：e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，应当注意此式表示从中性面开始计时．
2．最大值：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转所产生的交变电流的电动势，其最大值Em＝NBSω，在考虑电容器的耐压值时，应根据交流电的最大值．
例2
如图2－2所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5 T，边长L＝10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度为ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω，求：
图2－2
【答案】　(1)3.14 V　(2)1.57 V　(3)2.6 V
(4)1.78 V　(5)0.99 J　(6)0.0866 C
变压器的理解和应用
2．变压器问题解题思路
思路1：电压思路．变压器原、副线圈的电压之比为U1/U2＝n1/n2；当变压器有多个副绕组时，U1/n1＝U2/n2＝U3/n3＝….
思路2：功率思路．理想变压器的输入、输出功率关系为P入＝P出，即P1＝P2；当变压器有多个副绕组时，P1＝P2＋P3＋….
思路3：电流思路．由I＝P/U知，对只有一个副绕组的变压器有I1/I2＝n2/n1；当变压器有多个副绕组时，n1I1＝n2I2＋n3I3＋….
思路4：(变压器动态问题)制约思路
(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时，输出电压U2由输入电压决定，即U2＝n2U1/n1，可简述为“原制约副”．
(2)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1＝n2I2/n1，可简述为“副制约原”．
(3)负载制约：①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2＝P负1＋P负2＋…；②变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2＝P2/U；③总功率P总＝P线＋P2.
动态分析问题的思路程序可表示为：
思路5：原理思路．变压器原线圈中磁通量发生变化，铁芯中ΔΦ/Δt相等；当遇到“? ”形变压器时有ΔΦ1/Δt＝ΔΦ2/Δt＋ΔΦ3/Δt.
例3
(双选)如图2－3所示电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器R的滑动触头，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原线圈和副线圈中的电流．下列说法正确的是(　　)
图2－3
A．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则R上消耗的功率减小
B．保持P的位置及U1不变，S由a切换到b，则I2减小
C．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则I1增大
D．保持U1不变，S接在b端，将P向上滑动，则I1减小
【精讲精析】　S由b切换到a时，副线圈匝数增多，则输出电压U2增大，R上消耗的功率增大，由变压器功率关系可知，其输入功率也增大，故输入电流I1增大，所以A错，C对；S由a切换到b时，副线圈匝数减少，则输出电压U2减小，I2减小，B对；P向上滑动时，R减小，I2增大，由电流与匝数的关系可知，I1增大，D错．
【答案】　BC
远距离输电问题
1．输电示意图(如图2－4)
图2－4
3．处理思路
(1)根据具体问题画出输电线路示意图．
(2)研究三个回路，分析其中的已知量、可求量、待求量．
(3)研究两个变压器，分析其中的已知量、可求量、待求量．
(4)确定求解思路，根据回路及变压器上的电压、电流、功率关系列式求解．
例4
如图2－5所示为研究远距离输电过程的实验原理图，各电表均看成理想电表，变压器为理想变压器，V3的示数为6 V，V1的示数为4 V，A1示数为 A，A2示数为1 A，输电线电阻为16 Ω.求：
图2－5
(1)降压变压器的匝数比；
(2)升压变压器的匝数比；
(3)输电线上损失的功率．
【答案】　(1)4∶1　(2)1∶7　(3)1 W
【方法总结】　在处理远距离高压输电问题时，首先要根据具体问题正确地画出输电线路示意图
，解题时要抓住发电机和用电器的连接线路，研究两只变压器的两次电压变换、电流变换，再根据电压、电流及理想变压器输入、输出功率的关系和能量守恒定律依次求解．
章末综合检测
本部分内容讲解结束
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