高中物理 5.3習(xí)題課 交變電流的產(chǎn)生及描述課件 新人教版選修3-2.ppt

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目標(biāo)定位1 進一步熟悉交變電流的產(chǎn)生過程 能夠求解交變電流的瞬時值 2 進一步理解交變電流圖象的物理意義 3 知道交變電流 四值 的區(qū)別 應(yīng)用 四值 求解相關(guān)問題 第3講習(xí)題課交變電流的產(chǎn)生及描述 1 線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生正弦式交變電流 感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式e 從中性面開始計時 2 交變電流感應(yīng)電動勢的最大值Em 即最大值由線圈匝數(shù)n 磁感應(yīng)強度B 轉(zhuǎn)動角速度 及線圈面積S決定 與線圈的形狀 轉(zhuǎn)軸的位置 填 有關(guān) 或 無關(guān) Emsin t nBS 無關(guān) 3 線圈在轉(zhuǎn)動過程中的平均感應(yīng)電動勢 要用法拉第電磁感應(yīng)定律計算 即E 有效值 一 交變電流的瞬時值及圖象問題1 求解感應(yīng)電動勢瞬時值 1 確定線圈轉(zhuǎn)動從哪個位置開始 2 確定線圈轉(zhuǎn)動的角速度 以rad s作單位 3 確定感應(yīng)電動勢瞬時值表達式 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 5 判斷線圈中磁通量 及磁通量變化率的變化情況 例1如圖1所示是一多匝線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的圖象 根據(jù)圖象可知 圖1 A 此感應(yīng)電動勢的瞬時表達式為e 200sin 0 02t VB 此感應(yīng)電動勢的瞬時表達式為e 200sin 100 t VC t 0 01s時 穿過線圈的磁通量為零D t 0 02s時 穿過線圈的磁通量的變化率最大答案B 例2發(fā)電機的轉(zhuǎn)子是匝數(shù)為100匝 邊長為20cm的正方形線圈 將它置于磁感應(yīng)強度B 0 05T的勻強磁場中 繞垂直于磁場方向的軸以 100 rad s的角速度轉(zhuǎn)動 當(dāng)線圈平面與磁場方向垂直時開始計時 線圈和外電路的總電阻R 10 1 寫出交變電流的瞬時值表達式 解析感應(yīng)電動勢的最大值為Em nBS 100 0 05 0 2 0 2 100 V 20 V 答案i 2 sin 100 t A 2 線圈從計時開始 轉(zhuǎn)過過程中通過線圈某一截面的電荷量為多少 答案1 10 2C 三 有效值的計算對于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)Em nBS 求出其最大值 然后根據(jù)E 求出其有效值 有關(guān)電功 電功率的計算 各種交流儀表讀數(shù)都要用有效值 2 當(dāng)電流按非正 余 弦規(guī)律變化時 必須根據(jù)有效值的定義求解 在計算有效值時要注意三同 相同電阻 相同時間 一般要取一個周期 產(chǎn)生相等熱量 例3有兩個完全相同的電熱器 分別通以如圖2甲和乙所示的峰值相等的方波交變電流和正弦交變電流 求這兩個電熱器的電功率之比 圖2 解析交變電流通過純電阻用電器R時 其電功率P I2R I應(yīng)該是交變電流的有效值 對于題圖甲所示的方波交變電流 因大小恒定 故有效值I甲 Im 所以P甲 P乙 2 1 答案2 1 例4如圖3表示一交流電隨時間變化的圖象 其中電流的正值為正弦曲線的正半周 其最大值為Im 電流的負(fù)值為 Im 則該交變電流的有效值為多少 圖3 四 交變電流 四值 的綜合應(yīng)用最大值 有效值 瞬時值 平均值 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W EIt Q I2Rt 交流電表指示的也是有效值 3 在研究交變電流通過導(dǎo)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 圖4 例5如圖4所示 在勻強磁場中有一個內(nèi)阻r 3 面積S 0 02m2的半圓形導(dǎo)線框可繞OO 軸旋轉(zhuǎn) 已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度B T 若線框以 100 rad s的角速度勻速轉(zhuǎn)動 且通過電刷給 6V 12W 的小燈泡供電 則 1 若從圖示位置開始計時 求線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式 因線框轉(zhuǎn)動從平行于磁感線位置開始計時 則感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式e Emcos t 10cos 100 t V 解析線框轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值Em BS 0 02 100 V 10V 2 從圖示位置開始 線框轉(zhuǎn)過90 的過程中 通過導(dǎo)線橫截面的電荷量是多少 該電荷量與線框轉(zhuǎn)動的快慢是否有關(guān) 與線框轉(zhuǎn)動的快慢無關(guān) 3 由題目所給已知條件 外電路所接小燈泡能否正常發(fā)光 如不能 則小燈泡的實際功率為多大 圖象信息分析1 某正弦式交流電的電流i隨時間t變化的圖象如圖5所示 由圖可知 圖5 A 電流的最大值為10AB 電流的有效值為10AC 該交流電的周期為0 03sD 該交流電的頻率為0 02Hz 答案B 有效值的理解和計算2 如圖6所示 為一正弦交流電通過一電子元件后的波形圖 則下列說法正確的是 圖6 A 這也是一種交流電B 電流的變化周期是0 01sC 電流的有效值是1AD 電流通過100 的電阻時 1s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為200J 解析因電流方向不變 故不是交流電 A錯 其周期為0 02s B錯 由Q I2Rt可知Q 1 100 1J 100J D錯 答案C 3 如圖7所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場 磁感應(yīng)強度為B 電阻為R 半徑為L 圓心角為45 的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度 勻速轉(zhuǎn)動 O軸位于磁場邊界 則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為 圖7 答案D 交變電流 四值 的應(yīng)用4 交流發(fā)電機線圈電阻r 1 用電器電阻R 9 電壓表示數(shù)為9V 如圖8所示 那么該交流發(fā)電機 圖8 A 電動勢的峰值為10VB 電動勢的有效值為9VC 交流發(fā)電機線圈通過中性面時電動勢的瞬時值為10VD 交流發(fā)電機線圈自中性面轉(zhuǎn)過90 的過程中的平均感應(yīng)電動勢為V 答案D