高二物理交变电流导学案.docVIP

即墨市北中学高二物理课前预习案课 题交变电流编写人鲁宁瑞审核人顾相辉使用时间2010.12.6学习目标1掌握交流发电机及其产生正弦式电流的原理，正弦式电流的图象和三角函数表达，2理解最大值与有效值，周期与频率；3知道电阻、电感和电容对交变电流的作用，感抗和容抗重点交流的基本概念难点交流电路的分析与计算自主学习知识点.1交变电流的产生和变化规律_和_随时间做_变化的电流叫做交变电流，简称交流_不随时间变化的电流称为直流大小和方向都不随时间变化的电流叫做_电流2中性面：_磁通量_特点 磁通量的变化率_ 感应电动势e_，_感应电流 感应电流方向_，线圈转动一周，感应电流方向改变_次3.正弦式电流的产生和变化规律1. 产生：在匀强磁场里，绕垂直于磁场方向的轴匀角速转动的线圈里产生正弦式电流。2. 变化规律：（1）函数形式：N匝面积为S的线圈绕垂直磁场平行线圈平面的轴以角速度转动，从中性面开始计时，则，用表示峰值，则，电流 （2）图象：描述正弦式电流的特征量1. 有效值：跟交变电流的 等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值，对正弦式交流电，其有效值与峰值间的关系为：，2. 瞬时值：交流电的瞬时值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，不同时刻瞬时值不同。正弦交流电瞬时值的表达式为e=Emsint U=Umsint3. 峰值：即最大的瞬时值。4. 周期和频率：交变电流完成一次周期性变化所用的时间叫周期；1秒内完成周期性变化的次数叫频率，它们和角频率间的关系为5、电感和电容对交变电流的阻碍作用可概括为：电感是_，电容是_。即墨市北中学高二物理课堂探究案课 题交变电流活动与探究例1 矩形线圈abcd的边长ab=cd=40cm,bc=da=30cm,共有200匝，以300r/min的转速在磁感强度为0.2T的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴OO匀速转动,在t=0时刻处于图所示位置.此线圈产生的感应电动势最大值Em= ，有效值为E_，再转过 出现第一次中性面。例2 一个在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动的线框，当线框转至中性面时开始计时。t1=1/60s，线框中感应电动势为50V，当t2=1/30s时，线框中感应电动势为50V，求：（1）感应电动势的最大值； （2）线框转动的角速度的大小；（3）线框中感应电动势的瞬时表达式。变式交流发电机的原理如左下图所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO/轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如右下图所示，已知线圈的电阻为R=2.0.求：通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少？矩形线圈转动的周期是多少？线圈电阻上产生的电热功率是多少？OO/BOi/At/10-2s2123456保持线圈匀速转动，1分钟内外界对线圈做的功是多少？变式匀强磁场的磁感应强度B，边长L的正方形线圈abcd共N匝,线圈电阻为r ,线圈绕垂直于磁感线的轴OO 以如图所示的角速度匀速转动,外电路电阻为R .在答卷图中标出此刻线圈感应电流的方向.(2)转动过程中感应电动势的最大值有多大?(3)线圈平面与磁感线成60时的感应电动势多大?(4)设发电机由柴油机带动,其他能量损失不计,线圈转一周,柴油机要做多少功?(5)从图示位置开始,线圈转过600的过程中通过电阻R的电量是多少？BbcadO OR活动与探究变式如图所示的100匝矩形线框绕OO轴匀速转动，转速为120r/min。ab=cd=0.2m，ad=bc=0.1m，磁感应强度B1T，试求：（1）线圈中产生的感应电动势的最大值是多少？（2）感应电动势的瞬时表达式；OOcdbaB（3）线圈与外电路组成闭合电路时，总电阻为100，从图示位置计时，求电流的瞬时表达式及t=1/12s时的电流。（4）从图示位置转过90和180的过程中，平均感应电动势分别为多大？例3表示交变电流随时间变化图象如图所示，则交变电流有效值为A.5A B.5 A C.3.5A D.3.5 A 变式 两个完全相同的电热器分别通以图中（a）和(b)所示的电流最大值相等的正弦交变电流和方波交变电流，则这两个电热器的热功率之比P甲：P乙=_。i/At图2变式 、如图2所示为一交流电随时间变化的图象，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，则该交变电流的有效值为 A.即墨市市北中学高二物理课后巩固案120-120.10.20.3t/sU/v1交流发电机在工作时的电动势为eEmsinwt，若将其线框的转速提高到原来的两倍，其他条件不变，则其电动势变为（ ）A.Emsinwt/2 B.2Emsinwt/2 C.Emsin2wt D.2Emsin2wt2矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图像如图13-1-4所示，下列说法中正确的是（ ）（A）1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快，（B）2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大，（C）交流电压的最大值为36V，频率为0.25Hz，（D）交流电压的有效值为36V，周期为4 s。3如图13-1-5是某交流发电机产生的交变电流的图像，根据图像可以判（ ）A、此交变电流的频率为5HzB、此交变电流的周期为0.1s C、将标有“12V、3W”的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光 D、图像上对应的0.15s时刻，发电机中的线圈刚好转至中性面4、一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T。从中性面开始计时，当t=T/12时，线圈中感应电动势的瞬时值为2V，则此交变电流的有效值为（ ） A. 2V B. 2V C.V D./2 V5、如图13-1-6所示，是一交流电压随时间变化的图像，此交流电压的有效值等于_V . dcbaBOO如图所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动沿OO观察，线圈逆时针转动，已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为，则当线圈转至图示位置时（ ）A线圈中感应电流方向为abcda B线圈中感应电流为C穿过线圈的磁通量为0 D穿过线圈的磁通量的变化率为06一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势按正弦规律变化，其瞬时值的表达式为e=220sin100tV，下列说法中正确的是：( )A频率是50Hz B.当t=0时，线圈平面与中性面重合C当t=1/100 s时，e的值最大，为220V D线圈转动的角速度为314rad/s7(2009北京东城一模)如右图所示，交流发电机线圈的面积为