認(rèn)識(shí)交變電流、交變電流的描述、表征交變電流

1、n精銳i對(duì)i精銳教育學(xué)科教師輔導(dǎo)教案學(xué)員編號(hào)：年 級(jí)：局一課時(shí)數(shù)：1學(xué)員姓名：輔導(dǎo)科目：物理學(xué)科教師：授課內(nèi)容T同步熟悉交變電流 交變電流的描述表征交變電流的物理量星級(jí)授課日期及時(shí)段教學(xué)內(nèi)容當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈中產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交流電；交變電流的變化規(guī)律如何？ 1中國(guó)領(lǐng)先的中小學(xué)教育品牌n精銳i對(duì)i建議用時(shí)20分鐘！ >、要點(diǎn)提綱:、瞬時(shí)值隨時(shí)間做周期性變化,表達(dá)式為e nBS sin t ；有效值是利用電流的熱效應(yīng)定義的,計(jì)算電功率、交流電表的讀出值和用電器標(biāo)定值均為有效值. 2、最大值是Em NBS 來(lái)計(jì)算,在正弦交流電中最大

2、值是有效值的J2倍.日 3、平均值只能計(jì)算在一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量：q I t N t N ,R為該回路的總電阻.t R RNEt.題型分類(lèi)：題型一：交變電流的產(chǎn)生過(guò)程以及規(guī)律應(yīng)用【例1】線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生交變電流的圖象如圖11-1-3所示,由圖示可知A.在A和C時(shí)刻線圈處于磁通量變化率最大位置B.在A和C時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為最大廣、tC.在B時(shí)刻到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為?；《榷?它不D.假設(shè)從B時(shí)刻到D時(shí)刻經(jīng)過(guò)0.01s,那么在1s內(nèi)交變電流的方向改變 100次11-1-3【答案】ACD【解析】AB選項(xiàng)：在A和C時(shí)刻,電流最大屬于完全切割,線圈中電動(dòng)勢(shì)為最大,磁通量變

3、化率最大,磁通量 為零.A選項(xiàng)對(duì),B選項(xiàng)錯(cuò).CD選項(xiàng)：在B時(shí)刻到D時(shí)刻,電流為零到電流為零且相鄰.線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為?；《?那么在 1s內(nèi)交變電流的方向改 變100次CD選項(xiàng)對(duì). 1中國(guó)領(lǐng)先的中小學(xué)教育品牌n精銳i對(duì)i. 5 2【例2】如下圖,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè) “n形導(dǎo)線框可繞 AB軸轉(zhuǎn)動(dòng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度 B=*T,線框的CD邊長(zhǎng)為20cm CE DF長(zhǎng)均為10cm,轉(zhuǎn)速為50r/s ,假設(shè)從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)1寫(xiě)出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式.2假設(shè)線框電阻r=3 ,再將AB兩端接“ 6V, 12W燈泡,小燈泡能否正常發(fā)光？假設(shè)不能,小燈泡實(shí)際功率多大?圖15【答案】1

4、注意到圖示位置磁感線與線圈平面平行,瞬時(shí)值表達(dá)式應(yīng)為余弦函數(shù),先出最大值和角頻率.0.1 1002 n 100 rad/s ； m nBS52 0.2所以電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表達(dá)式應(yīng)為10j2sin100 t(V).2小燈泡是純電阻電路,其電阻為urn2R=P額6212,交流電動(dòng)勢(shì)有效值e=T =10 (V),顯然由于2R=r, u燈 =5v,小于額定電壓,不能正常發(fā)光.其實(shí)際功率是U 2P- R5225 '=8.3(w)332線框?yàn)榈刃щ娫?利用閉合歐姆定【解析】1圖示位置磁感線與線圈平面平行,瞬時(shí)值表達(dá)式應(yīng)為余弦函數(shù). 律計(jì)算路端電壓,然后判斷小燈泡工作情況.罵"變式練習(xí):如下圖,

5、矩形線圈邊長(zhǎng)為ab=20cm ad=10cm匝數(shù)N=100匝,磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度 B=0.01T.當(dāng)線圈以50r/s的轉(zhuǎn)速?gòu)膱D示位置開(kāi)始逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),求：1線圈中交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式；2從線圈開(kāi)始轉(zhuǎn)起動(dòng),經(jīng) 0.01s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值.【答案】1欲寫(xiě)出交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值,先求出個(gè)要素.線圈旋轉(zhuǎn)角速度為2 f 100 rad / s,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為m= NBSw= 6.28V ,剛開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈平面與中性?shī)A角 1中國(guó)領(lǐng)先的中小學(xué)教育品牌n精銳i對(duì)i0rad °于是線圈中交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為6 冗.e= 6.28sin 100 冗 + V. 62把t=

6、0.01s代入上式,可量,此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e' 6.28 sin V 3.14V o 6【解析】準(zhǔn)確掌握E nBS sin t公式,依據(jù)公式計(jì)算最大值和瞬時(shí)值."題型二：交變電流峰值、瞬時(shí)值、平均值的計(jì)算B的水勻速通過(guò)導(dǎo)XXX【例3】如圖11-1-5所示,單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框面積為S,電阻為R線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度轉(zhuǎn)動(dòng),線框中感應(yīng)電流的有效值 I=.線框從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)一的過(guò)程中,211-1-5線橫截面的電荷量 q=【答案】2, BS2R R【解析】電動(dòng)勢(shì)的最大值 Em BS ,電動(dòng)勢(shì)的有效值 E Em ,電

7、流的有效值E 2BSR 2RtR tBSR R11-1-6甲所示.發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)【例4】 一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖阻為5.0,那么外接一只電阻為 95.0的燈泡,如圖乙所示,那么A.電壓表CV的示數(shù)為220VB.電路中的電流方向每秒鐘改變50次C.燈泡實(shí)際消耗的功率為484WD.發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2J 1中國(guó)領(lǐng)先的中小學(xué)教育品牌n精銳i對(duì)i【答案】D【解析】A選項(xiàng)：電壓表示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值,由圖像知電動(dòng)勢(shì)的最大值En=220x/2 V,有效值E=220V,燈RE泡兩端電壓U 209V , A錯(cuò)R rB選項(xiàng):由圖像知 T

8、=0.02S,一個(gè)周期內(nèi)電流方向變化兩次,可知1s內(nèi)電流方向變化100次,B錯(cuò)C選項(xiàng):燈泡的實(shí)際功率pD選項(xiàng):電流的有效值IU2-R ER r駕 W 459.8W,C 錯(cuò)2.2A,發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為_(kāi)22QrI rt 2.25 1J24.2J , D對(duì).wr變式練習(xí)：如下圖,線圈的電阻為R,求線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60.角的過(guò)程中,通過(guò)線圈某一橫截面的電量,C3 c1 BSsin60 BS23NBS2R【解析】仔細(xì)區(qū)分有效值和平均值,利用公式求出相應(yīng)電荷量與電熱.*口題型三：交變電流的有效值和最大值【例5】通過(guò)某電阻的周期性交變電流的圖象如圖11-1-7.求該交流電的有效值I.【答

9、案】I=3 2 A【解析】該交流周期為 T=0.3s,前t=0.2s為恒定電流Ii=3A ,后t2=0.1s為恒定電流I2=-6A,因此這一個(gè)周期內(nèi)電流做的功可以求出來(lái),根據(jù)有效值的定義,設(shè)有效值為I,根據(jù)定義有： I 2RTI12Rt1I；Rt2得到I=3.2 A11-1-7 1中國(guó)領(lǐng)先的中小學(xué)教育品牌【例6】() 一個(gè)小型電熱器假設(shè)接在愉出電壓為10V的直流電源上.消耗電功率為 P;假設(shè)把它接在某個(gè)正弦交流P電源上,其消耗的電功率為 匚.如果電熱器電阻不變,那么此交流電源輸出電壓的最大值為()2A .5VB.5 , 2 V C .10VD.10 . 2 V【答案】CP (

10、10V)2P (Um / . 2)2【解析】小型電熱器的電阻不會(huì)改變,根據(jù)功率表達(dá)式和交流電的有效值有R 和2 R 可得Um 10V變式練習(xí)：如圖11-1-8所示是某種型號(hào)的電熱毯的電路圖,電熱毯接在交變電源上,通過(guò)裝置P使加在電熱絲上的電壓的波形如右圖所示.此時(shí)接在電熱絲兩端的交流電壓表的讀數(shù)為311o11-1-8A.110VB.156VC.220VD.311V【答案】B【解析】從u-t圖象看出,每個(gè)周期的前半周期是正弦圖形,其有效值為220V;后半周期電壓為零.根據(jù)有效值的定22 .義,Lt 么 T 0 ,得 U=156V,選 BoRR 2R R 2題型四：交變電流綜合【例7】()圖7是某

11、種正弦式交變電壓的波形圖,由圖可確定該電壓的A.周期是0.01SB.最大值是311VC.有效值是220VD.表達(dá)式為 U=220sin100 兀(tV)【答案】BC【解析】交流電考察由圖知：最大值 Um=311V有效值UUm 220V周期T=0.02s 表達(dá)式u 311sin 100 t(V)-2 1中國(guó)領(lǐng)先的中小學(xué)教育品牌ri精銳i對(duì)iin.達(dá)標(biāo)檢測(cè)建議用時(shí)10分鐘! >時(shí)間10分鐘,共10道題,總分值30分1 . 一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖11-1-9所示.由圖可知A.該交流電的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u=100sin 25t VB.該交流電的頻率為 25

12、HzC.該交流電的電壓的有效值為100隹VD.假設(shè)將該交流電壓加在阻值R= 100 Q的電阻兩端,那么電阻消耗的功率為11-1-10所示.下A e/v【答案】BD2 .將阻值為 5a的電阻接到內(nèi)阻不計(jì)的交流電源上,電源電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖列說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A.電路中交變電流的頻率為0.25 HzB.通過(guò)電阻的電流為 2AC.電阻消耗的電功率為2.5 WD.用交流電壓表測(cè)得電阻兩端的電壓是5 V3. 處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈abcd,以恒定的角速度繞 ab邊轉(zhuǎn)動(dòng),磁場(chǎng)方向平行于紙面并與ab垂直在 t=0時(shí)刻,線圈平面與紙面重合如圖 11-1-12,線圈的cd邊離開(kāi)紙面向外運(yùn)動(dòng).假設(shè)規(guī)定由a

13、-b-cd-a方向的感應(yīng)電流為正,那么能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線是BD11-1-12 1中國(guó)領(lǐng)先的中小學(xué)教育品牌n精銳i對(duì)i4. () 一交流電壓的圖象如圖11-1-14所示,將該交流電壓加在一阻值為22 的電阻兩端,以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A.該電阻消耗的功率為 550 WB.該交流電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=110j2sin100 7tt VC.并聯(lián)在該電阻兩端的交流電壓表的示數(shù)為110 J2 VD.流過(guò)電阻的電流方向每秒改變50次【答案】AB5. ()家用電子調(diào)光燈的調(diào)光原理是用電子線路將輸入的正弦交流電壓的波形截去一局部來(lái)實(shí)現(xiàn)的,由截去部分的多少來(lái)調(diào)節(jié)電壓

14、,從而實(shí)現(xiàn)燈光的可調(diào),比過(guò)去用變壓器調(diào)壓方便且體積小.某電子調(diào)光燈經(jīng)調(diào)整后電壓波形如圖11-1-15所示,那么燈泡兩端的電壓為()2Um41U m21U m4C11-1-156. () 一理想變壓器原、 副線圈匝數(shù)比 m:n2=11:5.原線圈與正弦交變電源連接,輸入電壓u如圖11-1-16所示.副線圈僅接入一個(gè)10 的電阻.那么A.流過(guò)電阻的電流是 20 AB.與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100d5VC.經(jīng)過(guò)1分鐘電阻發(fā)出的熱量是 6M03 JD.變壓器的輸入功率是 1M03W【答案】D 1中國(guó)領(lǐng)先的中小學(xué)教育品牌精銳1對(duì)17. ()小型交流發(fā)電機(jī)中,矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中

15、勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系,如圖11-1-19所示.此線圈與一個(gè) R= 10的電阻構(gòu)成閉合電路,不計(jì)電路的其他電阻.以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是)A.交變電流的周期為 0.125sB.交變電流的頻率為 8Hz11-1-19C.交變電流的有效值為2 AD.交變電流的最大值為 4A8. ()如圖 11-1-22所示勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T,邊長(zhǎng)L=10 cm的正方形線圈 abcd共100匝,線圈電阻r=1 ,線圈繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度=2兀rad/s,外電路電阻 R=4 .求:(1)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Ji11-1-22(2)由圖示位置(

16、線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過(guò)600角時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； (3)由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°角的過(guò)程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (4)交流電壓表的示數(shù)； (5)轉(zhuǎn)動(dòng)一周外力做的功.【答案】(1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.60 V (4)1.78 V (5)0.99 J<喔達(dá)標(biāo)啦！ >本次測(cè)試得分 1中國(guó)領(lǐng)先的中小學(xué)教育品牌ri精銳i對(duì)i發(fā)電機(jī)史話1820年,奧斯特成功地完成了通電導(dǎo)線能使磁針偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)后,當(dāng)時(shí)不少科學(xué)家又進(jìn)行了進(jìn)一步的研究：磁 針的偏轉(zhuǎn)是受到力的作用,這種機(jī)械力,來(lái)自于電荷流動(dòng)的電力.那么,能否讓機(jī)械力通過(guò)磁,轉(zhuǎn)變成電力呢？ 著名科學(xué)家安培是這些研究者中的一個(gè),他實(shí)驗(yàn)的方法很多,但犯了根本性錯(cuò)誤,實(shí)驗(yàn)沒(méi)有成功.另一位科學(xué)家 科拉頓,在1825年做了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：把一塊磁鐵插入繞成圓筒狀的線圈中,他想,這樣或許能得到電流.為了 預(yù)防磁鐵對(duì)檢測(cè)電流的電流表的影響,他用了很長(zhǎng)的導(dǎo)線把電表接到隔壁的房間里.他沒(méi)有