78学年同步备课套餐物理沪科版选修32讲义第2章交变电流与发电机学案5章末总结Word版含答案完美版

教案5章末总结一、交变电流有效值的计算1．一般交变电流有效值的求法——分段乞降Q＝I2RT＝I21Rt1＋I22Rt2＋2．说明(1)交变电流的有效值是依据电流的热效应规定的，与电流的方向没关，计算电功和热量一定用有效值；有效值一般与所取时间的长短相关，在无特别说明时是以一个周期的时间来确立有效值的；(3)沟通电压表和沟通电流表经过沟通电时，实质上已经由电表内部元件把交变电流变为了等效的直流电，因此沟通电表读出的就是交变电流的有效值，而且电表的指针不会忽左忽右地摇动．3．正弦(或余弦)交变电流有效值与最大值之间的关系I＝ImaxU＝Umax224．一般用电器上标明的额定值是有效值，而电容器上标明的是最大值．例1如图1表示一交变电流随时间变化的图像，求此交变电流的有效值．图

1答案

5A分析

设该交变电流的有效值为

I′，直流电的电流强度为

I，让该交变电流和直流电分别通过同一电阻(阻值为R)，在一个周期(T＝2s)内，该交变电流产生的热量：Q′＝I12Rt1＋I22Rt2在一个周期内直流电经过该电阻产生的热量Q＝I2RT由Q＝Q′，解得I＝5A，即此交变电流的有效值I′＝I＝5A二、交变电流图像的应用交变电流的图像反应了感觉电动势(电流)随时间的变化特点，对正弦式交变电流来说，我们能够从图像中获得以下信息：1．交变电流的周期

(T)一个完好的正弦波对应的时间段，知道了周期便能够算出线圈转动的角速度

2πω＝T.2．交变电流的最大值

(Emax、Imax)图像上的最大值，知道了最大值，即可计算出感觉电动势

(电流)的有效值．3．随意时刻交变电流的刹时价图像上每个“点”表示某一时刻交变电流的刹时价．例2(多项选择)一个按正弦规律变化的交变电流的图像如图

2所示，由图像可知

(

)图2A．该交变电流的频次为0.2HzB．该交变电流的有效值为14.1AC．该交变电流刹时价表达式为i＝20sin(0.02t)AD．t＝T8时刻，该交变电流大小与其有效值相等答案BD分析由题图可知，Imax＝20A，T＝0.02s，由f＝1得，f＝1Hz＝50Hz，故A项错误；T0.02交变电流的有效值I＝Imax＝20A＝14.1A，B项正确；由ω＝2πf得，ω＝100πrad/s，交变电22T2π流刹时价表达式i＝Imaxsinωt＝20sin(100πt)A，故C项错误；t＝时，i＝20sinωt＝20sin(·)8T8πA＝20sin4A＝14.1A＝I，故D项正确．三、交变电流“四值”的计算和应用1．最大值：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的交变电流最大值Emax＝nBSω，在考虑电容器的耐压值时应依据交变电流的最大值．2．有效值：正弦式交变电流的有效值I＝Imax，其余交变电流的有效值应依占有效值的定义2计算，求电功、电功率，确立保险丝的熔断电流，要用到有效值；没有特别说明时，交变电流的电流、电压、电动势指有效值，沟通电表的丈量值是有效值，沟通用电设施上所标的额定电压、额定电流是有效值．3．刹时价：当线圈平面处于中性面时开始计时，刹时电动势的表达式为e＝Emaxsinωt.刹时值对应某一时刻的电压、电流值．ΔΦE4．均匀值：均匀值需用E＝nt和I＝R进行计算，求一段时间内经过导体横截面的电荷量时要用均匀值．ΔΦq＝I·Δt＝nR.例3如图3所示，匀强磁场的磁感觉强度B＝0.5T，边长L＝10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r＝1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2πrad/s，外电路电阻R＝4Ω，求：图3(1)转动过程中感觉电动势的最大值；(2)由图示地点(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的刹时感觉电动势；(3)由图示地点转过60°角的过程中产生的均匀感觉电动势；(4)电压表的示数；(5)线圈转动一周外力所做的功；1(6)由图示地点开始6周期内经过R的电荷量为多少？答案(1)3.14V(2)1.57V(3)2.60V(4)1.78V(5)0.986J(6)0.0866C分析(1)感觉电动势的最大值为Emax＝nBSω＝3.14V.(2)转过60°角时的刹时感觉电动势为e＝Emaxcos60＝°3.14×0.5V＝1.57V.(3)转过60°角的过程中产生的均匀感觉电动势为ΔΦBSsin60°E＝nt＝n16T0.5×0.1×0.1×32＝100×2πV≈2.60V.1×62π(4)电压表示数为外电路电压的有效值3.14E2U＝R＋r·R＝×4V≈1.78V.4＋1(5)转动一周所做的功等于电流产生的热量W＝Q＝(Emax)2·1·T≈0.986J.2R＋r(6)16周期内经过电阻R的电荷量为TETq＝I·＝·6R＋r6＝nBSsin60T°T·66R＋r＝nBSsin60°＝0.0866C.R＋r四、电感器和电容器对交变电流的作用1．感抗(1)反应电感器对交变电流阻挡作用的大小．(2)影响感抗大小的要素：自感系数越大、交变电流的频次越高，线圈的感抗越大．(3)详细关系：XL＝2πfL.2．容抗(1)反应电容器对沟通阻挡作用的大小．(2)影响容抗大小的要素：电容越大、交变电流的频次越高，电容器对沟通的阻挡作用就越小，容抗越小．1(3)详细关系：XC＝2πfC.例4两个同样的白炽灯泡L1和L2接到如图4所示的电路中，灯L1与电容器串连，灯L2与电感线圈串连．当a、b间接电压最大值为Umax、频次为f的正弦沟通电源时，两灯都发光，且亮度同样．改换一个新的正弦沟通电源后，灯L1的亮度低于灯L2的亮度．新电源两极间的电压最大值和频次可能是( )图4A．最大值仍为Umax，而频次大于fB．最大值仍为Umax，而频次小于fC．最大值大于Umax，而频次仍为fD．最大值小于Umax，而频次仍为f答案B分析改换新电源后，灯L1的亮度低于灯L2的亮度，说明电容器的容抗增大，电感线圈的感抗减小．由频次对容抗、感抗的影响可知新电源频次减小，因此B正确．1．(交变电流有效值的计算)如图5所示的电流经过图中的电阻R，则沟通电流表的示数为( )图55A．5AB．2.5AC.22AD．52A答案B分析沟通电流表的示数为电流的有效值，题图中的I－t图像是正弦半波交变电流曲线，在半个周期内，它的有效值与正弦交变电流的有效值同样，再依据该电流在一个周期内所做的功和其有效值做功等效的关系，就能够求出电流表的示数，由于Imax＝5A，I＝Imax＝52A，2222RT，IA＝I＝2.5A.因此有IRT＝IA222．(交变电流的图像的应用)(多项选择)沟通电源的输出电压U随时间t变化的图像如图6所示，则以下说法正确的选项是()图6A．交变电流的频次50HzB．交变电流的周期为2sC．沟通电压的刹时价表达式为e＝2202sin(100πt)VD．沟通电压的有效值为220V答案ACD分析由图像可知，交变电流的周期为T＝2×10－2s，频次f＝1＝50Hz，最大值为2202V，T由U＝1Umax知，有效值为220V，刹时价为e＝2202sin(100t)πV，应选项A、C、D正确．23．(交变电流四值的计算和应用)如图7所示，有一单匝闭合的正方形线圈，边长为20cm，线圈绕OO′轴在B＝1.0T的匀强磁场中匀速转动，角速度为ω＝100rad/s，若已知线圈电阻为1Ω，求：图7(1)感觉电动势的峰值；π(2)从图示地点转过2的过程中感觉电动势的均匀值；π(3)线圈从图示地点转过的过程中产生的热量Q；2π(4)线圈从图示地点转过的过程中经过线圈某截面的电荷量q.2答案(1)4V(2)2.55V(3)0.13J(4)0.04C分析(1)由题意可知，感觉电动势的最大值为Emax＝BSω＝4V.(2)线圈从图示地点转过πΔΦ＝BS，经历时间t＝π，因此此过程的过程中，磁通量的变化22ω中感觉电动