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，會求解交變電流的有效值.,知識探究,自我檢測,一、對交變電流產(chǎn)生規(guī)律的理解,求解交變電動勢瞬時值時：(1)先要計算峰值EmnBS；(2)確定線圈轉(zhuǎn)動從哪個位置開始，以便確定瞬時值表達(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)動的角速度(以rad/s作單位)；最后確定感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式.,知識探究,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) 磁場中繞垂直于磁場方向的固定

2、軸 OO勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)n100 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時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量隨時間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)生的電動勢最大值；,解析交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動勢的最大值EmnBS,所以Em20 V62.8 V.,答案62.8 V,(2)電動勢的瞬時值表達(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.瞬時值：每個“

3、點(diǎn)”表示某一時刻的瞬時值. 4.可確定線圈位于中性面的時刻，也可確定線圈平行于磁感線的時刻.,例2如圖2所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(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)于這兩個正弦交流電的說法正確的是() A.在圖中t0時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32 C.交流電a的瞬時值為u10sin (5t) V,圖2,解析由題圖可知，t0時刻線圈均在中性面，穿過線圈的磁通量最大，A錯誤； 由題圖可知TaTb23，故nanb32，B正確； 由題圖可知，C正確；,答案BCD,三、有效值的計算 交變電流有效值的計算一般有以下

4、兩種情況： 1.對于按正(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)E 求出其有效值. 2.當(dāng)電流按非正弦規(guī)律變化時，必須根據(jù)有效值的定義求解.計算時要注意三同：相同電阻、相同時間(一般要取一個周期)、產(chǎn)生相等熱量.,例3如圖3表示一交流電電流隨時間變化的圖象，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，只能用峰值. (2)在研究交變電流

5、做功、電功率及產(chǎn)生的熱量時，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)體橫截面的電荷量時,只能用平均值. (4)在研究某一時刻線圈受到的安培力時，只能用瞬時值.,特別提醒交變電流的平均值是針對某一過程的物理量，在不同的時間內(nèi)平均值一般不相同.,例4一個電阻為r、邊長為L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，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)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值為多大？ 解析EmNBSNBL2.

6、答案見解析,(3)設(shè)發(fā)電機(jī)由柴油機(jī)帶動，其他能量損失不計，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60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,1,2,3,4,1.(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,圖5,1,2,3,4,A.甲表示交流電，乙表示直流電 B.兩種電壓的有效值相等 C.甲電壓的瞬時值表達(dá)式為u311sin (100t) V D.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間變化，在t

7、軸的上方為正，下方為負(fù)，A錯.,1,2,3,4,由題圖甲可知C對. 答案CD,1,2,3,4,2.(交變電流有效值的計算)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間的變化關(guān)系.若使這兩種電流分別通過兩個完全相同的電阻，則經(jīng)過1 min的時間，兩電阻消耗的電功之比W甲W乙為(),圖6,1,2,3,4,答案C,1,2,3,4,3.(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)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.以直徑ab為軸 勻速轉(zhuǎn)動，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)線的電阻不計，下列說法中正確的是(),圖7,1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4,答案AB,1,2,3,4,圖