人教版高中物理选修3-2第5讲：交变电流（学生教师版

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1、交变电流奧彭大脑体操),3教学目标)L理解交流电的定义及最大值和有效值之间的关系。孔学会运用求解有效值。衣鼻趣味引入)心知识梳理)知识点I交变电流I交变电流(1)的电流叫做交变电流，简称交流.(2)的电流称为直流.2-正弦式电流(1)按规律变化的交变电流叫做止弦式交变电流，简称止弦式电流・(2)产生a①cl丨)toMI::]—八⑤Orf①装置：如图甲所示，当磁场屮的线圈连续转动时，流过电流表的电流方向就会发生周期性变化,产生交变电流.②过程分析：如图乙所示为线圈弘加在磁场中绕轴OO'转动的截面图，力和加两个边

2、要切割磁感线，产生电动势，线圈上就有了电流(或者说穿过线圈的磁通量发生变化而产生了感应电流).具体分析可从图中看出：图①时，导体B不切割磁感线，线圈中无电流；图②吋，导体垂直切割磁感线，线圈中有电流，且电流从Q端流入；图③同图①；图④屮电流从Q端流出；图⑤同图①，这说明电流方向发生了变化.a-4Ia线圈每转一周，电流方向改变两次，电流的方向改变的时候就是线圈中无电流的吋刻（或者说磁通量最大的时刻）.由于在线圈转一周的过程中，线圈的磁通量有两次达到最大，故电流的方向在线圈转动一周的过程中改变两次，我们把线圈平面

3、垂直于磁感线的位置叫做中性面.（中性面的特点：①线圈转到屮性面位置时，穿过线圈的磁通暈最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零；②线圈转动一周，两次经过小性面，线圈每经过一次中性而，电流的方向就改变一次•）（J）屮性面：线圈平面垂直于磁感线时，线圈屮的感应电流为零，这一位置叫屮性面.线圈平面经过中性面时，电流方向就发生改变.线圈绕轴转一周两次经过中性面，因此感应电流方向改变两次.（4）变化规律：从屮性而开始计时，电动势、电压和电流的瞬时值表达式为（»）图象：从屮性面开始计时，图象为正弦曲线；从垂直于屮性面的

4、位置开始计时，图象为余眩曲线.X描述交变电流的物理量（1）周期和频率①周期卩：交变电流完成一次周期性变化所需的吋间.单位：秒.②频率/：交变电流在Is内完成周期性变化的次数.单位：赫兹，简称赫，符号Hz・③周期与频率的关系：在=Emsincot中，a）=f•④我国工农业生产和生活用的交变电流，周期是0.02s,频率是50Hz・（2）峰值交变电流的峰值打或是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可用来表示电流强弱或电压高低.O）有效值①定义：根据电流的热效应來规定，让交流和恒定电流通过相同的电阻，如果它们在一

5、个周期内产生的热量相等，就把这个恒定电流的数值叫做这个交流的有效值.②正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系：,（4）有效值、平均值、最大值（峰值）和瞬吋值①使用交变电流的设备铭牌上标明的额定电压、额定电流是指有效值，交流电表测量的也是有效值.提到交变电流的相关量，凡没有特别说明的，都是指有效值.②在研究电容器是否被击穿时，要用最大值（峰值），因电容器标明的电压是它在工作时能够承受的最大值.③在研究交变电流的功率和产生的热量时，用有效值.④在求解某一时刻的受力情况时，用瞬时值.⑤在求交变电流流过导体的过程中

6、通过导体截面积的电荷量q时，用平均值，，鼻特色讲解）类型一：交变电流的产生及其变化规律例I：一矩形线圈在匀强磁场屮以角速度4〃d/目匀速转动，产生的交变电动势的图象如图所示.则4.交变电流的频率是4I当■•时，线圈平面与磁感线平行C当/=•.«e时，•有最大值•交变电流的周期是•・亦解析：由于线圈转动的角速度题中已给出，所以线圈的转动频率可以由公式直接求出.线圈的频率和交变电流的频率是相同的.3=4刀aJ/s,而故w=2m-5-T=丄=s.由图彖可看出：4•时线圈位于中性面，即线圈平面跟磁感线垂直.Q••阳时

7、，3—,所以，应选•答案*•类型二*交流电的有效值例2•如图IJ-I-T为电热毯的电路图，电热丝接在«=3lbA的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置，使输入电压变为图B.311V01-1所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是解析$由丄・（犁）2/u=^l得图对应的有效值>=«•¥!272R答案$I类型三：交流电的产生与描述例X<2*14天津卷）如图I所示，在匀强磁场中，一矩形金屈线圈两次分别以不同的转速，绕与磁图1图2感线乖直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2

8、中曲线•、I所示，则h两次0时刻线圈平面与屮性面重合i曲线■、/对应的线圈转速Z比为2：7C.曲线■表示的交变电动势频率为卧—B曲线/表示的交变电动势有效值为IW解析*根据法拉第电磁感应定律可知当磁通量的变化率最人时，感应电动势最人，由图像可知，•时刻线圈的磁通量最大，处于中性面（与磁场垂直的平面），A项正确；根据图2可知两种交流电的周期Z比为：2:5,所以转速之比为■项错误；其中•的频率为/二丄二