高二物理人教版選修3-2課件：第五章 3 習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述

1、第五章交變電流學(xué)案3習(xí)題課：交變電流的產(chǎn)生及描述目標(biāo)定位1.理解交變電流的產(chǎn)生過程，能夠求解交變電流的 瞬時(shí)值.2.理解交變電流圖象的物理意義.3.知道交變電流“四值”的區(qū)別，會(huì)求解交變電流的有效值.知識(shí)探究自我檢測(cè)一、對(duì)交變電流產(chǎn)生規(guī)律的理解求解交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值時(shí)：(1)先要計(jì)算峰值EmnBS；(2)確定線圈轉(zhuǎn)動(dòng)從哪個(gè)位置開始，以便確定瞬時(shí)值表達(dá)式是按正弦規(guī)律變化還是按余弦規(guī)律變化；(3)確定線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度(以rad/s作單位)；最后確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式.知識(shí)探究例1圖1甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖.其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的匝數(shù)n1

2、00匝，電阻r10 ，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻R90 ，與R并聯(lián)的交變電壓表為理想電表.在t0時(shí)刻，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，穿過每匝線圈的磁通量隨時(shí)間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化.求：圖1(1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大值；解析交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的最大值EmnBS所以Em20 V62.8 V.答案62.8 V(2)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；答案e62.8cos (10t) V答案31.4 V(4)電路中交變電壓表的示數(shù).答案40 V二、交變電流圖象的應(yīng)用正弦交流電的圖象是一條正弦曲線，從圖象中可以得到以下信息：3.瞬時(shí)值：每個(gè)“點(diǎn)”表示某一時(shí)刻的瞬時(shí)值.4.可確定線圈位于中性面的時(shí)刻，也

3、可確定線圈平行于磁感線的時(shí)刻.例2如圖2所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦交流電的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說法正確的是()A.在圖中t0時(shí)刻穿過線圈的磁通量均為零B.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32C.交流電a的瞬時(shí)值為u10sin (5t) V圖2解析由題圖可知，t0時(shí)刻線圈均在中性面，穿過線圈的磁通量最大，A錯(cuò)誤；由題圖可知TaTb23，故nanb32，B正確；由題圖可知，C正確；答案BCD三、有效值的計(jì)算交變電流有效值的計(jì)算一般有以下兩種情況：1.對(duì)于按正(余)弦規(guī)律變化的電流，可先根據(jù)EmnBS求出其峰值，然后根據(jù)

4、E 求出其有效值. 2.當(dāng)電流按非正弦規(guī)律變化時(shí)，必須根據(jù)有效值的定義求解.計(jì)算時(shí)要注意三同：相同電阻、相同時(shí)間(一般要取一個(gè)周期)、產(chǎn)生相等熱量.例3如圖3表示一交流電電流隨時(shí)間變化的圖象，其中電流的正值為正弦曲線的正半周，其最大值為Im；電流的負(fù)值強(qiáng)度為Im，則該交流電的有效值為 ()圖3解析根據(jù)有效值的定義，取一個(gè)周期T，則答案D四、交變電流“四值”的應(yīng)用比較交變電流的四值，即峰值、有效值、瞬時(shí)值、平均值，在不同情況下的使用：(1)在研究電容器的耐壓值時(shí)，只能用峰值.(2)在研究交變電流做功、電功率及產(chǎn)生的熱量時(shí)，只能用有效值，交流電表顯示的也是有效值.(3)在研究交變電流通過導(dǎo)體橫截面

5、的電荷量時(shí),只能用平均值.(4)在研究某一時(shí)刻線圈受到的安培力時(shí)，只能用瞬時(shí)值.特別提醒交變電流的平均值是針對(duì)某一過程的物理量，在不同的時(shí)間內(nèi)平均值一般不相同.例4一個(gè)電阻為r、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線圈abcd共N匝，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸OO以如圖4所示的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R.圖4(1)寫出此刻線圈感應(yīng)電流的方向.解析由右手定則可判定電流的方向沿adcba.答案見解析(2)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為多大？解析EmNBSNBL2.答案見解析(3)設(shè)發(fā)電機(jī)由柴油機(jī)帶動(dòng)，其他能量損失不計(jì)，線圈轉(zhuǎn)一周柴油機(jī)做多少功？答案見解析(4)從圖示位置開始，線圈轉(zhuǎn)過6

6、0的過程中通過R的電荷量是多少？答案見解析(5)圖中電流表和電壓表的示數(shù)各是多少？答案見解析1.(交變電流圖象的應(yīng)用)圖5甲、乙分別表示兩種電壓的波形，其中甲電壓按正弦規(guī)律變化.下列說法正確的是()自我檢測(cè)圖5A.甲表示交流電，乙表示直流電B.兩種電壓的有效值相等C.甲電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u311sin (100t) VD.甲交變電流的有效值比乙交變電流的有效值大解析兩題圖中交變電流的大小和方向都隨時(shí)間變化，在t軸的上方為正，下方為負(fù)，A錯(cuò).由題圖甲可知C對(duì).答案CD2.(交變電流有效值的計(jì)算)如圖6所示，圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時(shí)間的變化關(guān)系.若使這兩種電流分別通過兩個(gè)完全相同的電阻，則經(jīng)過1 min的時(shí)間，兩電阻消耗的電功之比W甲W乙為()圖6答案C3.(交變電流“四值”的應(yīng)用比較)如圖7所示，一半徑為r的半圓形單匝線圈放在具有理想邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n, ab的左側(cè)有垂直于紙面向里(與ab垂直) , M和N是兩個(gè)滑環(huán)，負(fù)載電阻為R.線圈、電流表和連接導(dǎo)線的電阻不