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《新步步高高二物理粤教版选修3-2学案：第二章3习题课：交变电流的产生及描述含解析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、学案3习题课：交变电流的产生及描述［目标定位］1.理解交变电流的产生过程，能够求解交变电流的瞬时值2理解交变电流图象的物理意义.3.知道交变电流“四值”的区别，会求解交变电流的有效值.基础自学落实雷点互动探究知识•探究一、对交变电流产生规律的理解求解交变电动势瞬时值时：(1)先要计算峰值(2)确定线圈从哪个位置开始转动,以便确定瞬时值表达式是按止弦规律变化述是按余弦规律变化；(3)确定线圈转动的角速度◎(以rad/s作单位)；(4)最后确定感应电动势的瞬时值表达式.【例1】图1甲为小型旋转电枢式交流发
2、电机的原理图.其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴00’匀速转动，线圈的匝数«=100匝，电阻r=10Q,线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90Q,与R并联的交变电压表为理想电表.在f=0吋刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量。随时间/按图乙所示正弦规律变化.求:(1)交流发电机产生的电动势最大值；(2)电动势的瞬时值表达式；⑶线圈转过寻s时电动势的瞬时值；(4)电路中交变电压表的示数.解析(1)交流发电机产生电动势的最大值Em=而%=BS,所以爲=型尹由图线可知，0m=2
3、.OXlO~2Wb,r=0.2s所以Eni=20;iV^62.8V2jr2.7T(2)线圈转动的角速度=y=y^rad/s=10nrad/s,由于从垂直中性面处开始计时，所以感应电动势瞬时值表达式为e=Emcoscot=62.8cos(10M)V⑶当线圈转过元S时e=207tcos(IOttX寺)V=10ttV^31.4V(4)电动势的有效值£=影=10V2ttV10V^rV=9V^V〜40V答案⑴62.8V(2)e=62.8cos(10?i/)V(3)31.4V(4)40V二、交变电流图象的应用正弦
4、交流电的图象是一条正弦曲线，从图象中可以得到以下信息:1.周期(7)和角速度(0)：线圈转动的角速度3=〒2.峰值(比「，/m)：图象上的最大值，可计算出有效值E=命,I京.3.瞬时值：每个“点”表示某一时刻的瞬时值.4.可确定线圈位于中性而的时刻，也可确定线圈平行于磁感线的时刻.5.判断线圈中磁通量。及磁通量变化率等的变化情况.【例2】如图2所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是(
5、)A.在图中Z=0时刻穿过线圈的磁通量均为零B.线圈先后两次转速之比为2:3C.交流电。的瞬时值为w=10sin(57r/)VD.交流电b的最大值为晋V解析由题图可知，/=0时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磁通量最大，A错误；由题图可知Ta:Th=2:3,故na:如=3:2,B错误；由题图可知，C正确；因叽:如=3:2,交流电最大值Um=nBScof故Uma:如=3:2,C/m/,=
6、^nin=yV,D正确.答案CD三、交变电流有效值的计算交变电流有效值的计算一般有以下两种情况:1.对于按正（余）弦规律
7、变化的电流，可先根据求出其峰值，然后根据£=出其有效值.2.当电流按非正弦规律变化时，必须根据有效值的定义求解，计算时要注意三同：相同电阻、相同时I'可（一般要収一个周期）、产生相等热量.【例3】如图3表示一交流电电流随吋间变化的图象，其中电流的正值为正眩曲线的正半周,其最大值为人；电流的负值强度为An，则该交流电的有效值为（）图3解析根据有效值的定义，取一个周期7；则解得：/=¥厶，故选D.答案D四、交变电流“四值”的应用比较交变电流的四值，即峰值、有效值、瞬时值、平均值，在不同情况下的应用：1.在
8、研究电容器的耐压值时，只能用峰值.2.在研究交变电流做功、电功率及产生的热量吋，只能用有效值，交流电表显示的也是有效值.3.在研究交变电流通过导体横截面的电荷量时，只能用平均值.4.在研究某一时刻线圈受到的安培力时，只能用瞬时值.特别提醒①交变电流的平均值是针对某一过程的物理量，在不同的时间内平均值一般不相同.②平均电动势不等于初、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E=Ar【例4】一个电阻为厂、边长为厶的正方形线圈"cd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴00
9、’以如图4所示的角速度血匀速转动，外电路电阻为RB图4⑴写出此时刻线圈中感应电流的方向.⑵线圈转动过程屮感应电动势的最大值为多人？⑶设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周柴油机做多少功?(4)从图示位置开始，线圈转过60。的过程中通过电阻人的电荷量是多少？(5)图屮电流表和电压表的示数各是多少？解析(1)由右手定则可判定电流的方向沿adcba.(2)E^=NBSoj=NB(dI}.⑶电动势的有效值E=勒.F电流的有效值1=在;由于不计能量损失
