5.1交变电流.doc

扬中市第二高级中学2014-2015学年度高二物理导学案5.1 交变电流【学习目标】1会观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流、直流的概念。2分析线圈转动一周中电动势与电流方向的变化，能对交变电流的产生有比较清楚的了解，具有应用基本原理解决新情景下问题的能力。3知道交变电流的变化规律及方法，知道交变电流的峰值、瞬时值的物理含义。【学习重点】交变电流的产生及变化规律及表示方法。【学习难点】交变电流的产生及表达式的推导。【自主学习导航】一、交变电流如图，A、B图象所描述的电流的共同点是：电流的 随时间做周期性变化；C、D图象所描述的电流的共同点是：电流的_不随时间周期性变化。成功发现：1交变电流：_随时间做周期性变化的电流，称为交变电流，简称交流(AC)。2直流： 不随时间变化的电流称为直流(DC)。二、交变电流的产生如图所示，当线圈沿逆时针方向匀速转动时，回答下列问题：(1)线圈由甲位置转到乙位置的过程中，AB边中电流方向为从_到_，由丙位置转到丁位置的过程中，AB边中电流方向为从_到_。(2)线圈转到_和_位置时线圈中没有电流；转到_和_位置时电流最大。成功发现：1产生原理：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴_转动，线圈中产生的是交变电流。2中性面：线圈与磁场方向_的位置。线圈经过中性面时，感应电流大小为_，_发生改变。三、交变电流的变化规律1正弦式交变电流的瞬时值表达式i u e 其中i、u、e分别表示电流、电压、电动势的_，Im、Um、Em分别表示电流、电压、电动势的_。2正弦式交变电流的图象：如图所示。3几种不同类型的交变电流实际应用中，交变电流有不同的变化规律，常见的有以下几种，如图所示。 【典例精析】例1（多选）矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是 ( )A当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零C每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次D线框经过中性面时，各边不切割磁感线例2有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为20cm，线圈总电阻为1，线圈绕OO轴以10rad/s的角速度匀速转动，如图,匀强磁场的磁感应强度为0.5T，问：(1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少？(2)写出感应电动势随时间变化的表达式。(3)线圈从图示位置转过60时，感应电动势的瞬时值是多大？例3（单选）一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间的变化如图所示，下列说法中正确的是 ( )At1时刻通过的磁通量为零Bt2时刻通过的磁通量的绝对值最大Ct3时刻通过的磁通量变化率的绝对值最大D每当e变换方向时通过的磁通量的绝对值最大【课堂达标检测】1（单选）如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是()A线圈每转动一周，指针左右摆动两次B图示位置为中性面，线圈中无感应电流C图示位置ab边的感应电流方向为abD线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零2（单选）交流发电机在工作时电动势为，若将发电机的角工提高一倍，同时将线框所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为（ ）A B C D3（单选）一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法中正确的是 ( )At0时刻线圈平面与中性面垂直Bt0.01s时刻的变化率达最大Ct0.02s时刻感应电动势达到最大D该线圈相应的感应电动势图象如题图乙所示4如图所示，匀强磁场的磁感应强度B0.1T，所用矩形线圈总电阻为R100，线圈的匝数n100，边长Lab0.2m，Lbc0.5m，以角速度100rad/s绕OO轴匀速转动，试求当线圈平面从图示位置(与中性面垂直)转过90的过程中：(1)线圈中的平均电动势。(2)通过线圈某一截面的电荷量。【课后巩固练习】知识点一交变电流的概念1（多选）下列各图中，表示交变电流的是( )2（多选）矩形线框绕垂直于匀强磁场且沿线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是 ( )A当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零C每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次D线框经过中性面时，各边不切割磁感线知识点二交变电流的规律3（多选）如图所示，一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值为e0.5sin(20t)V，由该表达式可推知以下哪些物理量 ( )A匀强磁场的磁感应强度B线框的面积C穿过线框的磁通量的最大值 D线框转动的角速度知识点三交变电流的图象4（单选）处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t0时刻，线圈平面与纸面重合(如图所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由abcda方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图线是 ( )5（单选）某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断 ( )A在A和C时刻线圈处于中性面位置 B在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C从AD时刻线圈转过的角度为2 D从OD交变电流完成了一次全变化6如图所示，一边长为L的正方形线圈abcd绕对称轴OO在匀强磁场中转动