高三物理教案：《交变电流》教学设计

　　本文题目：高三物理教案：交变电流

　　1、交流电

　　产生：交流发电机

　　表述手段 图像、三角函数表达式

　　瞬时值

　　正弦 最大值

　　电流 表征参量 有效值I

　　周期T

　　频率f

　　观察仪器：示波器

　　具

　　对交变电流

　　阻碍的器件

　　工作原理：互感

　　构造

　　理想 法拉第电磁感应定律

　　变压器 遵循规律 感应定律：

　　能量守恒定律：

　　远程输电

　　2、麦克斯韦电磁场理论

　　稳定 不产生电(磁)场

　　磁(电)场 均匀变化 稳定电(磁)场

　　变化

　　周期性变化 周期性变化的电(磁)场

　　【应考指要】

　　本章的核心内容是电场、电场强度、电势差、电势和电场线、等势面。库仑定律和电荷守恒定律是电场也是电学的实验基础。静电屏蔽和电容器是电场性质的应用。带电粒子在电场中的运动是电场性质和力学规律的综合应用，对分析综合能力的要求较高。

　　高考对本章知识的考查重点是①电场性质的描述;②带电粒子在电场中的运动;③平行板电容器。近几年高考对本章知识的考查命题频率较高且有相当难度的集中在电场力做功与电势能变化、带电粒子在电场中的运动这两个知识点上，特别在与力学知识的结合中巧妙地把电场概念、牛顿定律和功能关系等联系起来。

　　命题趋于综合能力考查、且结合力学的平衡问题、运动学、牛顿运动定律及交变电流等构成综合试题，考查分析问题能力、综合能力、用数学方法解决物理问题的能力。电场问题还可与生产技术、生活实际、科学研究、前沿科技等联系起来，如静电屏蔽、尖端放电、电容式传感器、静电的防止和应用、示波管原理、静电分选等。这些都可以成为新情景综合问题的命题素材。

　　【好题精析】

　　例1 如图13-3-1所示，线框在匀强磁场中绕轴匀速转动(右上向下看是逆时针)，当转到图示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是 ( )

　　A、 磁通量和感应电动势都在变大

　　B、 磁通量和感应电动势都在变小

　　C、 磁通量在变小，感应电动势在变大

　　D、 磁通量在变大，感应电动势在变小

　　例2如图13-3-2所示，理想变压器的原副线圈匝数比

　　为4：1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负

　　载电阻B的阻值相等，a、b端加一交流电压后，两电

　　阻消耗的功率之比PA：PB=_______，两电阻两端的电压

　　之比UA：UB=_______

　　例3、如图13-3-3在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图示变压器的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2的匝数比为2：1，在不接负载的情况下 ( )

　　A、 当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为110V

　　B、 当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55V

　　C、 当线圈2输入电压110V时，线圈2输出电压为220V

　　D、 当线圈2输入电压110V时，线圈2输出电压为110V

　　例4、交流发电机向理想变压器提供u=220 sinl00 t mV的交变电压，升压变压器原、副线圈匝数之比为1：10，远距离输电导线总电阻尺为10 ，输送电功率为10kW， 求输电导线上损失的功率

　　例5 某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电，当发电厂输出的功率为P0时，额定电压为U的用电设备消耗的功率为P1，若发电厂用一台升压变压器T1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器T2把电压降到用电设备的额定电压，供用电设备使用，如图所示，这样改动后，当发电厂输出的功率仍为P0，用电设备可获得的功率增加至P2。试求所用升压变压器的原线圈与副线圈的匝数比n1/n2以及降压变压器的原线圈与副线圈的匝数比n3/n4各为多少?

　　【变式迁移】

　　1、用理想变压器给负载供电时，在输入电压不变的情况下： ( )

　　A.减少副线圈的匝数，其余保持不变，可增加变压器的输入功率

　　B.增加副线圈的匝数，其余保持不变，可增加变压器的输人功率

　　c.减少负载的电阻值，其余保持不变，可增加变压器的输入功率

　　D.增大负载的电阻值，其余保持不变，可增加变压器的输人功率

　　2、如图13-3-4为一理想变压器的原线圈匝数n1=1000，副线圈匝数n2=200，交流电源的电动势 伏，电阻R=88欧。电流表和电压表对电路的影响可忽略不计。则各表的示数为多少?

　　参考答案

　　【好题精析】

　　例1解析 此时，线框和磁感线的夹角在变大，与中性面的夹角在变小，线框面在中性面上的投影面积在变大，磁通量也在变大;当磁通量在变大时，感应电动势一定在变小。选D

　　点评 磁通量的变化率与电动势大小相对应

　　例2解析 根据理想变压器的变流比

　　，得：IA：IB=1：4，

　　两电阻消耗的功率之比PA：PB= ，

　　两电阻两端的电压之比UA：UB=1：4

　　点评 注意区分原线圈上电阻的电压与原线圈的端电压

　　例3、解析 理想变压器原副线圈中磁通量变化率相等，而误绕以后，两线圈中单匝线圈磁通量变化率不再相同。结合线圈匝数进行考虑，即可求解，选B、D

　　点评 原副线圈的磁通量变化率不同

　　例4、解：由u=220 sin100 V 得理想变压器输入电压为U1=220V (2分)

　　。

　　例5 解析 从消耗的电功率上找出两种情况下线路上的电流，从而确定升压变压器的匝数比，再求用电设备增加了功率后的电流，就可以解出降压变压器的匝数比。

　　设输电线的电阻为R，当发电厂变压器直接向用电设备供电时，输电线中的电流为I1，则有P1=I1U，P0-P1= R，解得I1=P1/U， ，设降压变压器的输入电流 ，输出电流为I2，则有P2=I2U，P0-P2= 2R，有此可得I2=P2/U，

　　，

　　故降压变压器原线圈匝数与副线圈匝数之比 ，

　　升压变压器原线圈匝数与副线圈匝数之比

　　【变式迁移】

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