江苏省苏州市蓝缨学校高二物理《交变电流》教案.doc

江苏省苏州市蓝缨学校高二物理交变电流教案一、概念规律题组1图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，不能产生正弦式交变电流的是()2下面关于交变电流的说法中正确的是()a交流电器设备上所标的电压值和电流值是交变电流的峰值b用交流电流表和电压表测定的数值是交变电流的瞬时值c给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下指的都是有效值d跟交变电流有相同的热效应的直流电数值是交变电流的有效值3一闭合矩形线圈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1甲所示的匀强磁场中通过线圈的磁通量随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是()图1at1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大bt1、t3时刻线圈中感应电流方向改变ct2、t4时刻线圈中磁通量最大dt2、t4时刻线圈中感应电动势最小二、思想方法题组4两个完全相同的电热器，分别通以图2甲、乙所示的峰值相等的矩形交变电流和正弦交变电流，则这两个电热器的电功率之比p甲p乙等于()图2a.1 b21 c41 d115一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图3所示，由图可知()图3a该交流电的电压的有效值为100 vb该交流电的频率为25 hzc该交流电压瞬时值的表达式为u100sin 25t vd若将该交流电压加在阻值为100 的电阻两端，则该电阻消耗的功率为50 w一、正弦式交流电产生的原理图4矩形线框绕垂直于匀强磁场的轴o转动时，线圈的两条边切割磁感线产生感应电动势，如图4所示设线圈的匝数为n，转动角速度为，两对边分别为l1和l2(其中ab边为l1，ad边为l2)若从中性面开始计时，经时间t转到如图所示位置则t时间线框转过t角ab边产生的电动势e1nbl1l2sin t.cd边产生的电动势e2nbl1l2sin t.由右手定则可知：e1和e2环绕方向相同故总电动势ee1e2nbl1l2sin tnbssin t.其中nbs为电动势的最大值图5【例1】 如图5所示，边长为l的正方形线圈abcd的匝数为n，ad边的中点和bc边的中点的连线oo恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为b，线圈与外电阻r构成闭合电路，整个线圈的电阻为r.现在让线圈以oo连线为轴，以角速度匀速转动，从图示时刻开始计时，求：(1)闭合电路中电流瞬时值i的表达式；(2)当t时，电阻r两端的电压值针对训练1(2011天津4)在匀强磁场中，一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图6所示，产生的交变电动势的图象如图7所示，则() 图6图7at0.005 s时线框的磁通量变化率为零bt0.01 s时线框平面与中性面重合c线框产生的交变电动势有效值为311 vd线框产生的交变电动势频率为100 hz二、正弦式交流电的图象的应用物理量函数(从中性面计时)图象磁通量mcos tbscos t电动势eemsin tnbssin t路端电压uumsin t电流iimsin t【例2】 如图8(a)所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴oo以角速度逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角45时为计时起点，如图(b)所示，并规定当电流自a流向b时为正方向则下面所示的四幅图中正确的是()图8规范思维图9针对训练2(2008广东单科5)小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间成正弦函数关系，如图9所示，此线圈与一个r10 的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是()a交变电流的周期为0.125 sb交变电流的频率为8 hzc交变电流的的有效值为 ad交变电流的的最大值为4 a三、非正弦交流电有效值的计算方法只有正弦式交变电流才能用的关系，其他交变电流都不满足这一关系，只能根据有效值的定义进行计算计算时要注意两点，一：若交变电流正负半周最大值不相等时，应分段计算电热；二：取一个周期计算电热【例3】 如图10所示为一交变电流的it图象，该交变电流的有效值为多少？图10针对训练3图11(2011安徽19)如图11所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为b.电阻为r、半径为l、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的o轴以角速度匀速转动(o轴位于磁场边界)则线框内产生的感应电流的有效值为()a. b.c. d.四、交流电四值的比较和应用物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值eemsin t iimsin t计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值emnbsim讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值对正(余)弦交变电流有：eem/ uum/ iim/(1)计算与电流的热效应有关的量(如功、功率、热量等) (2)电器设备“铭牌”上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流值为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所围的面积与时间的比值bln计算通过电路截面的电荷量【例4】 (2009福建理综16)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图12甲所示已知发电机线圈内阻为5.0 ，现外接一只电阻为95.0 的灯泡，如图乙所示，则()图12a电压表v的示数为220 vb电路中的电流方向每秒钟改变50次c灯泡实际消耗的功率为484 wd发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 j针对训练4图13(2011四川20)如图13所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为t，转轴o1o2垂直于磁场方向，线圈电阻