2024-2025学年人教版高二物理选择性必修二教学课件 第三章 3 专题：交变电流规律的应用

第三章学案3专题：交变电流规律的应用

学习目标1.进一步理解交变电流的有效值的物理意义，并会进行计算(重点)。2.知道交变电流峰值、瞬时值、有效值、平均值的区别，并会进行有关计算。

内容索引目标一

交变电流有效值的计算目标二

交变电流“四值”的比较及应用目标一交变电流有效值的计算观察与思考计算交变电流有效值应注意：(1)计算有效值时要注意根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生的“热量相同”，进而列式求解。(4)交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，与电流的方向无关，一般以一个周期来计算有效值。导练1.(2023·四川成都外国语学校期中)如图所示电路，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为5Ω，和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大)，在A、B间加一正弦交流电u＝

，则通过R2的电流有效值为√2.如图所示的区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为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ω匀速转动(O轴位于磁场边界)。则导线框内产生的感应电流的有效值为√3.(多选)(2023·福建省厦门一中高二校考)如图所示，水平放置的金属导轨由bade和bcM两部分组成，bcM是以O点为圆心、L为半径的圆弧导轨，扇形bOc内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，金属杆OP的P端与圆弧bcM接触良好，O点与e点有导线相连，金属杆OP绕O点以角速度ω在b、M之间做往复运动。已知导轨左侧接的阻值和金属杆的电阻均为R，其余部分电阻不计，∠bOc＝∠MOc＝90°，下列说法正确的是A.金属杆OP在磁场区域内沿顺时针方向转动时，

P点电势高于O点电势B.金属杆OP在磁场区域内转动时，其产生的感

应电动势为BL2ω√√金属杆OP在磁场区域内沿顺时针方向转动时，由右手定则可知，P点电势高于O点电势，故A正确；目标二交变电流“四值”的比较及应用观察与思考名称物理含义重要关系应用情况瞬时值交变电流某一时刻的值正弦式交变电流时：e＝Emsinωti＝Imsinωt分析交变电流在某一时刻的情况，如计算某一时刻线圈受到的安培力最大值最大的瞬时值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(1)计算与电流热效应相关的量(如电功率、电热、热功率)(2)交流电表的测量值(3)电气设备标注的额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流平均值交变电流图像中图线与时间轴所围面积与时间的比值计算通过电路横截面的电荷量导练4.如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小B＝0.5T，边长L＝10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻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，电压表为理想交流电表，求：(计算结果均保留两位小数)(1)转动过程中感应电动势的峰值；答案3.14V

感应电动势的峰值Em＝NBSω＝100×0.5×0.12×2πV≈3.14V。(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势；答案1.57V线圈由题图所示位置转过60°角时的瞬时感应电动势e＝Emcos60°＝3.14×0.5V＝1.57V。(3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势；答案2.60V

根据法拉第电磁感应定律可得，由题图所示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势(4)交流电压表的示数；答案1.78V

交流电压表示数为外电压的有效值(5)由图示位置转过60°角的过程中通过电阻R的电荷量。答案0.09C线圈由题图所示位置转过60°角的过程中通过电阻R的电荷量5.(2023·江苏南通市期末)如图所示，ab边长为L1、ad边长为L2的N匝矩形线圈abcd处于匀