2020_2021学年高中物理第五章交变电流1交变电流学案新人教版选修3_220210126246.doc

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1、交变电流1．交变电流(1)交变电流(俗称交流)：大小和方向都随时间做周期性变化的电流．(2)正弦交变电流：随时间按正弦规律变化的交变电流．在日常生活中，手电筒和日光灯是家庭中必备的照明工具，但给两用电器提供电能的电源是不同的，它们产生的电流相同吗？提示：不相同．电源有交流和直流之分．电池是直流电源，它提供的是直流电；家庭照明电路给日光灯提供的是交变电流，其典型特征是电流方向发生变化．2．交变电流的产生(1)两个位置：中性面位置及与中性面垂直的位置-15-图示位置中性面位置与中性面垂直的位置特点B⊥S，Φ＝BS最大，感应电流为0，方向变化B∥S，Φ＝0最小，感应电流最大，方向不变(2)过程

2、分析归纳线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电流大小、方向都随时间做周期性的变化，即产生了交变流电．3．正弦交变电流的变化规律当闭合线圈由中性面位置(图中O1O2位置)开始在匀强磁场中匀速转动时，根据法拉第电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势随时间而变化的函数是正弦函数．(1)函数特点瞬时电动势e＝Emsinωt瞬时电流i＝Imsinωt瞬时电压u＝Umsinωt其中Em、Im、Um分别表示电动势、电流、电压的峰值．(2)图象特点按正弦规律变化的交变电流，其图象是一条正弦曲线，如图所示．-15-给你一块磁铁，你怎样判断白炽灯发光时用的是直流电还是交变电流？提示：把磁

3、极靠近白炽灯，如果用的是直流电，灯丝不会抖动；如果灯丝中通有交变电流，则灯丝受到变化的安培力，灯丝会抖动.考点一交变电流的产生-15--15-解答本题的关键是掌握中性面的特点．[答案]　B[解析]　本题的解答思路如下：总结提能对于线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的情况，当穿过线圈的磁通量最大时，磁通量的变化率为零，线圈中的感应电动势为零；当穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率最大，线圈中的感应电动势也最大．-15-如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框．在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是(　C　)A．如图甲所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动B

4、．如图乙所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动C．如图丙所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动D．如图丁所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动解析：保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，选项A错误；保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，选项B错误；线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动，磁通量周期性地改变，故一定有感应电流，故选项C正确；线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无

5、感应电流，选项D错误．2．求解线圈转动过程中的平均值(1)线圈在转动过程中某一段时间内或从一个位置到另一个位置的过程中所产生的电动势，称为平均电动势，它不等于始、末两时刻瞬时值的平均值，必须用法拉第电磁感应定律计算，即＝n.(2)计算交变电流在某段时间内通过导体横截面的电荷量，必须用平均值，即Q＝Δt(式中＝)．(3)在交变电流的图象中，图象与横轴(t-15-轴)所围面积跟时间的比值，即为交变电流的平均值．【例2】　如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.1T，矩形线圈的匝数N＝100，边长ab＝0.2m，bc＝0.5m，以角速度ω＝100πrad/s绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动．

6、若从线圈平面通过中性面时开始计时，求：(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式．(2)由t＝0至t＝过程中的平均感应电动势.解答本题时应注意以下两点：(1)本题是从线圈通过中性面时开始计时的，应运用公式e＝Emsinωt求感应电动势的瞬时值表达式；(2)求感应电动势的平均值时应利用公式＝n进行计算．[答案]　(1)e＝100πsin100πtV　(2)＝200V[解析]　(1)从线圈平面通过中性面时开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值e＝Emsinωt又Em＝NBSω＝100×0.1×0.2×0.5×100πV＝100πV所以e＝Emsinωt＝100πsin100πtV-15-(2)由法拉第

7、电磁感应定律，t＝0至t＝过程中的平均感应电动势为＝N＝N＝NBSω代入数据，解得＝200V.总结提能(1)求解感应电动势的瞬时值表达式时，一定要注意开始计时时线圈的位置，从不同位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式不同．(2)求解感应电动势的平均值时，应利用法拉第电磁感应定律＝n进行计算．如图所示，线圈的面积是0.05m2，共100匝，匀强磁场的磁感应强度B＝T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：(1)若从线圈的中性面