高中物理 第2章 交變電流與發(fā)電機 微型專題4 交變電流的產(chǎn)生及描述課件 滬科選修32

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1、微型專題4交變電流的產(chǎn)生及描述第2章交變電流與發(fā)電機目標定位1.理解交變電流的產(chǎn)生過程，能夠求解交變電流的瞬時值.2.理解交變電流圖像的物理意義.3.知道交變電流“四值”的區(qū)別，會求解交變電流的有效值.內(nèi)容索引知識探究新知探究 點點落實達標檢測當堂檢測 鞏固反饋知識探究求解感應電動勢瞬時值時：(1)先要計算峰值EmaxnBS；(2)確定線圈轉(zhuǎn)動從哪個位置開始，以便確定瞬時值表達式是按正弦規(guī)律變化還是按余弦規(guī)律變化；(3)確定線圈轉(zhuǎn)動的角速度(以rad/s作單位)；(4)最后確定感應電動勢的瞬時值表達式.一、對交變電流產(chǎn)生規(guī)律的理解例例1圖1甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖.其矩形線圈在勻強

2、磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)n100匝，電阻r10 ，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻R90 ，與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表.在t0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量隨時間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化.求：圖1(1)交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢最大值；答案解析解析解析交流發(fā)電機產(chǎn)生電動勢的最大值EmaxnBS答案答案62.8 V由t圖線可知，max2.0102 Wb，T0.2 s所以Emax20 V62.8 V.(2)電動勢的瞬時值表達式；答案解析答案答案e62.8cos (10t) V由于從垂直中性面處開始計時，所以感應電動勢瞬時值表達式為eEmaxco

3、s t62.8cos (10t) V答案解析答案答案31.4 V答案解析答案答案40 V(4)電路中交流電壓表的示數(shù).二、交變電流圖像的應用3.瞬時值：每個“點”表示某一時刻的瞬時值.4.可確定線圈位于中性面的時刻，也可確定線圈平行于磁感線的時刻.例例2(多選)如圖2所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像，當調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖線b所示，以下關于這兩個正弦交流電的說法正確的是圖2A.在圖中t0時刻穿過線圈的磁通量均為零B.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32C.交流電a的瞬時值表達式為e10sin (5t) VD.交流電b的最大值為 V答案解析解析解析由

4、題圖可知，t0時刻線圈均在中性面，穿過線圈的磁通量最大，A錯誤；由題圖可知TaTb23，故nanb32，B正確；由題圖可知，C正確；交變電流有效值的計算一般有以下兩種情況：1.對于按正(余)弦規(guī)律變化的電流，可先根據(jù)EmnBS求出其最大值，然后根據(jù)E 求出其有效值.2.當電流按非正弦規(guī)律變化時，必須根據(jù)有效值的定義求解.計算時要注意三同：相同電阻、相同時間(一般要取一個周期)、產(chǎn)生相等熱量.三、交變電流有效值的計算例例3如圖3所示是一交變電流的it圖像，則該交流電電流的有效值為圖3答案解析解析解析設交流電電流的有效值為I，周期為T，電阻為R.交變電流的“四值”，即最大值、有效值、瞬時值、平均值

5、，在不同情況下的使用：(1)在研究電容器的耐壓值時，只能用最大值.(2)在研究交變電流做功、電功率及產(chǎn)生的熱量時，只能用有效值，交流電表顯示的也是有效值.(3)在研究交變電流通過導體橫截面的電荷量時，只能用平均值.(4)在研究某一時刻線圈受到的安培力時，只能用瞬時值.四、交變電流“四值”的應用比較1.交變電流的平均值是針對某一過程的物理量，在不同的時間內(nèi)平均值一般不相同.2.平均電動勢不等于初、末兩時刻瞬時值的平均值，必須用法拉第電磁感應定律計算，即特別提醒特別提醒例例4一個電阻為r、邊長為L的正方形線圈abcd共N匝，線圈在磁感應強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸OO以如圖4所示的角速度

6、勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R.(1)寫出此刻線圈感應電流的方向.圖4答案解析答案答案見解析解析解析由右手定則可判定電流的方向沿adcba.(2)線圈轉(zhuǎn)動過程中感應電動勢的最大值為多大？答案解析答案答案見解析解析解析EmaxNBSNBL2.(3)設發(fā)電機由柴油機帶動，其他能量損失不計，線圈轉(zhuǎn)一周柴油機做多少功？答案解析答案答案見解析(4)從圖示位置開始，線圈轉(zhuǎn)過60的過程中通過R的電荷量是多少？答案解析答案答案見解析解析解析通過R的電荷量(5)圖中理想電流表和理想電壓表的示數(shù)各是多少？答案解析答案答案見解析解析解析理想電流表示數(shù)達標檢測1.(交變電流圖像的應用交變電流圖像的應用)如圖5甲所示，標有“

7、220 V40 W”的燈泡和標有“20 F300 V”的電容器并聯(lián)到交流電源上， 為交流電壓表，交流電源的輸出電壓如圖乙所示，閉合開關.下列判斷正確的是1234圖5答案解析解析解析 的示數(shù)應是電壓的有效值220 V，故A、D錯誤；電壓的有效值恰好等于燈泡的額定電壓，燈泡正常發(fā)光，B正確；12342.(交變電流有效值的應用交變電流有效值的應用)如圖6所示，圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時間的變化關系.若使這兩種電流分別通過兩個完全相同的電阻，則經(jīng)過1 min的時間，兩電阻消耗的電功之比W甲W乙為答案解析1234圖612343.(有效值的計算和應用有效值的計算和應用)(多選)如圖7

8、甲所示為電熱毯電路示意圖，交流電壓u311sin 100t(V)，當開關S接通時，電熱絲的電功率為P0；當開關S斷開時，加在電熱絲上的電壓如圖乙所示，則1234A.開關接通時，交流電壓表的讀數(shù)為220 VB.開關接通時，交流電壓表的讀數(shù)為311 VC.開關斷開時，交流電壓表的讀數(shù)為311 V，電熱絲功率為D.開關斷開時，交流電壓表的讀數(shù)為156 V，電熱絲功率為答案解析圖712344.(交流電交流電“四值四值”的比較的比較)如圖8所示，勻強磁場的磁感應強度B0.5 T，邊長L10 cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈電阻r1 ，線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動，角速度2 rad/s，外電路電阻R4 ，求：(保留三位有效數(shù)字)(1)轉(zhuǎn)動過程中感應電動勢的最大值.解析圖8答案1234答案答案3.14 V解析解析感應電動勢的最大值EmnBS1000.50.122 V3.14 V.(2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過60角時的瞬時感應電動勢.解析答案1234答案答案1.57 V解析解析轉(zhuǎn)過60時的瞬時感應電動勢eEmcos 603.140.5 V1.57 V.(3)交流電壓表的示數(shù).解析答案1234答案答案1.78 V解析解析電壓表示數(shù)為外電壓的有效值解析答案1234答案答案0.086 6 C