2019-2020学年高中物理 第2章 交变电流 第3节 表征交变电流的物理量课件 粤教版选修3-2

第三节表征交变电流的物理量 1 如图所示 形状或转轴位置不同 但面积均为s的单匝线圈处在同一个磁感应强度为b的匀强磁场中 以相同的角速度 匀速运动 从图示的位置开始计时 则下列说法正确的是 课前 自主学习 a 感应电动势最大值不同b 感应电动势瞬时值不同c 感应电动势最大值 瞬时值都不同d 感应电动势最大值 瞬时值都相同 答案 d 解析 感应电动势的最大值均为em bs a错误 感应电动势的瞬时值e emsin t 与转轴位置无关 图中都以中性面位置计时 故瞬时值相同 d正确 b c错误 2 交流发电机在工作时电动势为e emsin t 若将发电机的转速提高一倍 同时将电枢所围面积减小一半 其他条件不变 则其电动势变为 答案 b 3 一台发电机产生的正弦式交变电流的电动势最大值是400v 线圈匀速转动的角速度是100 rad s 写出瞬时电动势的表达式 在1s内电流方向改变多少次 答案 e 400sin t100 一 周期和频率1 周期 交变电流完成 的时间 用t表示 单位是秒 2 频率 交变电流在1s内完成周期性变化的 用 表示 单位是 符号是hz 一次周期性变化 次数 f 赫兹 二 峰值和有效值1 峰值 交变电流的电压 电流在一个周期内所能达到的 数值 2 有效值 使交变电流和恒定电流通过阻值 的电阻 在交流的一个周期内 它们产生的热量相等 这个恒定电流 电压 叫做这个交流的有效值 最大 相同 4 应用 1 电器元件或设备上所标的耐压值指该设备所能承受的交流电 2 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是 交流电压表测量的数值是 交变电流的数值在无特别说明时都指 最大值 有效值 有效值 有效值 什么时候要用到交变电流的有效值 什么时候用交变电流的最大值 答案 所有电表的读数都是交变电流的有效值 而电容器的击穿电压要用交变电流的最大值来进行表示 1 交变电流有效值是根据电流的热效应进行定义的 理解时要注意三同 相同电阻 相同时间 产生相同热量 2 由于交流的周期特点 计算有效值时 通常取一个周期 按如下方法计算 1 假设交变电流通过电阻r 计算交流电在一个周期内产生的热量q 可分段计算 课堂 优化整合 3 常见的交变电流的图象和有效值 如图所示 两个完全相同的电热器 分别通有峰值相等的方波交变电流和正弦式交变电流 则这两个电热器的电功率之比p1 p2 例1 甲乙 答案 2 1 题后反思有效值常见的错误是不管电流是什么形式的电流 直接用正弦式交流电的有效值的计算方法进行计算 正确的计算方法应该根据交流电的热效应和某一直流电相等 在时间的取值上 要至少取一个周期作为研究单位 1 2017 昌平质检 如图所示为某交变电压u随时间t变化的图象 将该交流电与一阻值r 31 1 的电阻构成闭合回路 下列说法中正确的是 答案 a 2 在交变电流图象中 图线与横轴 t轴 所围的面积跟时间的比值 为交变电流的平均值 交变电流平均值的计算 如图所示 矩形线圈面积为s 匝数为n 线圈电阻为r 在磁感应强度为b的匀强磁场中绕oo 轴以角速度 匀速转动 外电路电阻为r 当线圈由图示位置转过90 的过程中 求 1 通过电阻r的电荷量q 2 电阻r上产生的焦耳热q 例2 2 2019 江苏模拟 如图所示 甲 乙分别表示两种电流的波形 其中甲所示的电流按正弦规律变化 下列说法正确的是 a 甲表示交流电 乙表示直流电b 两种电流变化的频率相等c 两种电流的瞬时值表达式都为i 5 0sin 100 t ad 两种电流的有效值相等 答案 b 在水平方向的匀强磁场中 有一正方形闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动 已知线圈的匝数为n 100匝 边长为20cm 电阻为10 转动频率f 50hz 磁场的磁感应强度为0 5t 求 1 外力驱动线圈转动的功率 2 转至线圈平面与中性面的夹角为30 时 线圈产生的感应电动势及感应电流的大小 3 线圈由中性面转至与中性面成30 夹角的过程中 通过线圈横截面的电荷量 例3 答案 1 1 97 104w 2 314v31 4a 3 0 027c 题后反思 1 电功率由交流电的有效值计算 2 通过线圈横截面的电荷量由交流电的平均值计算 3 交流电瞬时值表达式与计时起点有关 3 交流发电机线圈电阻r 1 用电器电阻r 9 电压表示数为9v 如图所示 那么该交流发电机 a 电动势的峰值为10vb 电动势的有效值为9v 答案 d 1 对交变电流通过电阻产生的热量和通过的电荷量的理解 1 明确热量是与做功有关的物理量 所以求解电流产生的热量要用电流的有效值来计算 2 电荷量是电流对时间的积累 所以求解电荷量时要用电流的平均值来计算 3 此类题目往往不会直接给出电流的有效值或平均值 而是会在计算中体现出来 计算电阻上产生热量与通过电荷量的方法技巧 2 求解思路求解热量和电荷量思路不同 1 求解热量 按以下思路 2 求解电荷量 按以下思路 2016 四川名校模拟 如图甲所示 长 宽分别为l1 l2的矩形金属线框位于竖直平面内 其匝数为n 总电阻为r 可绕其竖直中心轴o1o2转动 线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环c d 集流环 焊接在一起 并通过电刷和定值电阻r相连 线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场 磁感应强度b的大小随时间t的变化关系如图乙所示 其中b0 b1和t1均为已知 在0 t1的时间内 线框保持静止 且线框平面和磁场垂直 t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度 匀速转动 求 例4 甲乙 1 0 t1时间内通过电阻r的电流大小 2 线框匀速转动后 在转动一周的过程中