高中物理 第2章 交變電流 第2節(jié) 交變電流的描述課件 粵教版選修3-2

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1、第二節(jié)交變電流的描述 1矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()A在中性面時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量最大B在中性面時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大C穿過(guò)線圈的磁通量為零時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零D穿過(guò)線圈的磁通量為零時(shí)，磁通量的變化率也為零課前自主學(xué)習(xí) 【答案】A【解析】在中性面時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，故磁通量最大，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小；線圈與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為零，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 2(多選)矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的對(duì)稱(chēng)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面與磁感線垂直時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B線圈中感應(yīng)電流的方向?qū)l(fā)生改變C通過(guò)線圈平面的磁通

2、量最大D通過(guò)線圈的感應(yīng)電流最大【答案】BC 3下面的四個(gè)圖象均描述了電流隨時(shí)間的變化規(guī)律，其中屬于交變電流的是() 【答案】A【解析】B、C、D圖象的電流的方向沒(méi)改變，故不是交變電流 一、用函數(shù)表達(dá)式描述交變電流1正弦式電流(1)定義：按 變化的交變電流，叫做正弦式電流(2)函數(shù)特點(diǎn)瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)：EEmsin t瞬時(shí)電壓：UUmsin t瞬時(shí)電流：II msin t正弦規(guī)律 2正弦式電流的峰值、瞬時(shí)值項(xiàng)目峰值瞬時(shí)值電動(dòng)勢(shì)EmNBS eEmsin t電流ImiImsin t電壓UmImR(R為外電路電阻值) uUmsin t 二、用圖象描述交變電流1正弦交變電流的圖象 2幾種交變電流的波形 當(dāng)線圈

3、圍繞與軸平行的線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(都在線圈平面內(nèi))，或者圍繞與軸平行的兩條邊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式是否發(fā)生了變化？如果線圈平面不是矩形而是圓形，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值的表達(dá)式是否發(fā)生了變化？【答案】產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是不變的如果換成圓形的線圈平面，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值的表達(dá)式也不發(fā)生變化. 1瞬時(shí)值課堂優(yōu)化整合正弦式交變電流的瞬時(shí)值、峰值 2峰值(1)由ENBSsin t可知，電動(dòng)勢(shì)的峰值EmNBS.(2)交變電動(dòng)勢(shì)最大值，由線圈匝數(shù)N，磁感應(yīng)強(qiáng)度B，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度及線圈面積S決定，與線圈的形狀無(wú)關(guān)，與轉(zhuǎn)軸的位置無(wú)關(guān)，因此如圖所示的幾種情況，若N、B、S、相同，則電動(dòng)勢(shì)的最大值相同

4、【特別提醒】(1)瞬時(shí)值表達(dá)式與開(kāi)始計(jì)時(shí)的位置有關(guān)若線圈從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，eEmsin t.若線圈從位于與中性面垂直的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，eEmcos t. (2)峰值與開(kāi)始計(jì)時(shí)的位置及線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間無(wú)關(guān) 例 1 【答案】(1)e100sin 20t V(2)86.6 V 1交變電流圖象的認(rèn)識(shí)由eEmsin t、uUmsin t、iImsin t可知et、ut、it圖線應(yīng)該是正弦曲線，如圖所示，其中Em、Um、Im分別表示電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流的最大值，表示線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，線圈為多匝(如n匝)時(shí)，EmnBS.正弦交變電流圖象的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用 2交變電流圖象的應(yīng)用(如圖)(1)可以讀出正弦交變電流的峰值

5、(2)可根據(jù)線圈轉(zhuǎn)至中性面時(shí)電流為零的特點(diǎn)，確定線圈處于中性面的時(shí)刻，確定了該時(shí)刻，也就確定了磁通量最大的時(shí)刻和磁通量變化率最小的時(shí)刻(3)可根據(jù)線圈轉(zhuǎn)至與磁場(chǎng)平行時(shí)感應(yīng)電流最大的特點(diǎn)，確定線圈與中性面垂直的位置，此位置也就是磁通量為零的時(shí)刻和磁通量變化率最大的時(shí)刻 【特別提醒】對(duì)于交流電的圖象問(wèn)題，應(yīng)注意圖象與線圈在磁場(chǎng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)情況相結(jié)合 如圖甲所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中并繞過(guò)ab、cd中點(diǎn)的軸OO以角速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角45時(shí)(如圖乙)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎齽t下列四幅圖中正確的是()例 2 答案：D 題后反思交變電流的產(chǎn)生和交變電

6、流的圖象問(wèn)題經(jīng)常結(jié)合在一起進(jìn)行考查，根據(jù)線圈所處的起始位置確定線圈中感應(yīng)電流的初始值，根據(jù)楞次定律判斷出初始位置的感應(yīng)電流的方向，要注意題目中往往規(guī)定感應(yīng)電流的正方向除了考查電流隨時(shí)間變化的規(guī)律之外，常見(jiàn)的考查方式還有電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律，磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律等 2線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電流的圖象如圖所示，由圖中信息可以判斷()A在A和C時(shí)刻線圈處于中性面位置B在B和D時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零C從AD線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為2D若從OD歷時(shí)0.02 s，則在1 s內(nèi)交變電流的方向改變100次 【答案】D【解析】根據(jù)題圖，首先判斷出交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式iImsin t.其中Im是交變電流的最大值，是線圈旋轉(zhuǎn)的角速度另外，應(yīng)該進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到線圈是從中性面開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，而且線圈每旋轉(zhuǎn)一周，兩次經(jīng)過(guò)中性面，經(jīng)過(guò)中性面位置時(shí)電流改變方向從題圖可以看出，在O、B、D時(shí)刻電流為零，所以此時(shí)線圈恰好在中性面位置，且穿過(guò)線圈的磁通量最大；在A、C時(shí)刻電流最大，線圈處于和中性面垂直的位置，此時(shí)磁通量為零，選項(xiàng)A、B錯(cuò)；