《交变电流》导学案

1、交变电流导学案学习目标1理解交变电流的产生原理及变化规律；2、理解描述交变电流几个物理量以及它们之间的关系；3、理解电感、电容器对交变电流有阻碍作用的原因？自主学习一、交变电流的产生1什么是中性面？2、 当线圈处于中性面时，穿过线圈的磁通量 ，感应电流为 ，而当线圈垂直于中性面时，穿过线圈的磁通量为，感应电流。3、 线圈每转动一周，电流方向改变 次，电流方向改变时，线圈处于什么位置？我国日常生活中使用的交变电流一秒中电流方向改变 次。二、交变电流的描述1写出正弦式交变电流电动势的最大值、瞬时值、有效值以及平均值表达式？，是不是对一2、对于正弦式交变电流其有效值与最大值得关系是: 切交变电流都是

2、如此？3、在我们经常遇到的问题中，那些地方应用有效值？那些地方应用最大值？那些 地方应用平均值？、电感、电容1、试分析电感电容器对交变电流有阻碍作用的原因？感抗与容抗与那些因素有关？有什么关系？2、扼流圈分为低频扼流圈和高频扼流圈：那低频扼流圈的作用是： ，高频扼流圈的作用是：。典型例题例1： 一矩形线圈，绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示，下列说法中正确的是（）A、ti时刻通过线圈的磁通量为零；B t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；C t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；D每当e改变方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大例2、

3、如图表示一交变电流的电流随时间而变化的图象,此交变电流的有效值（)、5A、3.5AJ/A0.01 0.02 0.030.04t|iii i LR例3:如图，矩形线圈面积为s，匝数为N,线圈电阻为r，在磁感强度为B的匀 强磁场中绕00轴以角速度3匀速转动，外电路电阻为 R。求：、写出线圈在转动中产生的电动势的最大值表达式；（2）、如果线圈从图示位置开始计时，写出电动势的瞬时表达式；、当线圈由图示位置转过90的过程中，电阻R上所产生的热量; 、当线圈由图示位置转过 900的过程中，通过电阻R的电荷量。针对训练1交流发电机在工作时电动势为 e= Ensin t，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所

4、围面积减少一半，其它条件不变，则电动势为（）Ae=Emsin (31/2)B、e= 2Ensin (31/2)CCe=Ensin2 3 tD 、e= E2sin2 312、一电热器接在10v的电源上，产生的热功率为P,把它改接到另一正弦交变电路 中，要使产生的热功率为原来的一半，如果忽略电阻值随温度的变化，贝U该交变 电流的电压的最大值为等于（）A 5v B 、14v C 、7.1v D 、10v3、如图是一个正弦交变电流的i t图象，根据这一图象，该交流电的瞬时值表达式为A,它的有效值为AE14、 如图所示，A B、C为三个相同的灯泡，a、b、c为与之串联的三个元件，日 为直流电源，吕为交流

5、电源。当开关S接“T时，A、B两灯均正常发光，C灯不 亮。S接“2”时，A灯仍正常发光，B灯变暗，C灯正常发光。由此可知，a元件 应是 b 元件应是 c 元件应是。5、一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中以某一边为轴做匀速转动，磁场方向与轴垂直，线圈中感应电动势e与时间t的关系如图所示，则磁感应强度B=在t=T/12时刻，线圈平面与磁感线的夹角等于6、如图所示，表示一交流电的电流随时间的变化图象，其中电流正值为正弦曲线的正半周，则该交流电的有效值为多少?7、如图所示，一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈匝数N=100,线圈电阻 r=3 Q，ab=cd=0.5m, bc=ad=0.4m,磁

6、感应强度 B=0.5T，电阻 R=311Q，当 线圈以n=300r/min的转速匀速转动时，求：感应电动势的最大值；bY1=*Rt=0时刻，线圈在图示位置，写出此交变电流电动势的瞬时值表达式；此电压表的示数是多少？能力训练1、如图甲中所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动, 线圈所围面积的磁通量 随时间t变化的规律如图乙所示，下列论述正确的是A、ti时刻线圈中感应电动势最Bt2时刻导线ad的速度方向跟感线垂直；C t3时刻线圈平面与中性面重D t4、t5时刻线圈中感应电流方向相同2、已知交变电流i=l msin 31,线圈从中性面开始转动，转动了多长时间，其瞬时值等于有

7、效值（）A 刃 n / 3 B / 2 3C、 n / 4 3 D 、 n / 2 33、如图，形金属导轨水平放置，导轨上跨接金属棒ab，与导轨构成闭合电路，并能在导轨上自由滑动，在导轨左侧与 ab平行 放置的导线cd中。通有如图所示的交变电流。规定电流方向自 c向d为正，则ab 棒受到向左的安培力的时间是（）A 0 11B、1112C、t 2 t 3D、t 3 t 44、在如图所示电路图中，L为电感线圈，R为灯泡，电流表内阻为零，电压表内 阻无穷大，交流电源的电压 u=220 2 sin 100 n t V，若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100Hz,F列说法正确的是（电流表示数增大

8、B、电压表示数增大灯泡变暗、灯泡变亮5、如图所示，接在交流电源上的电灯泡正常发光，以下说法正确的是（）A、把电介质插入电容器，灯泡变亮；B增大电容器两板间的距离，灯泡变亮；TT_C-iC、减少电容器两板间的正对面积，灯泡变暗；D使交变电流频率减小，灯泡变暗6、如图所示，有一闭合的正方形线圈，匝数N=100边长为10cm线圈总电阻为10Q，线圈绕00轴在B=0.5T的匀强磁场中转动，每分钟转1500r I / Ij转，则线圈平面从图示位置转过30度时，感应电动势的值是X X； X xV。IX乂 x7、一交流电压的瞬时值表达式为 U=15sin100 n t，将该交流电压加在一电阻上，产生的电功率

9、为25W那么这个电阻的阻值 Qo8有一交流电压的变化规律为 U=311sin314t，若将辉光电压是220V的氖管接上 此交流电压，则在1s内氖管发光的时间为多少？严 io-9、一小型发电机内的矩形线圈在匀速磁场中以恒定的j角速度103绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数 n=100, -1.0穿过每匝的磁通量随时间按正弦规律变化，如图所示，发电机内阻 r=5.0 Q,外电路电阻R=95Q。已知感应电动势的最大值 Er=n3mo其中m为穿过每匝线圈磁通量的最大值。求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的读数？R10、如图所示，边长为a=10cm的正方形线圈绕垂直于磁感线的 00 轴以n=1

10、0r/s的转速匀速转动，磁场的磁感应强度B=0.1T,线圈的匝数N=100匝，电阻r=1 Q。线圈两端分别接在两个固定于 00 轴上且彼此绝缘的金属滑环上，外电路接有R=9Q的电阻，并接有一只理想交流电压表。求：、电压表的读数；、若从线圈通过中性面开始计时，转过900过程中，通过电阻 R的电荷量；、在1min内，作用在线圈上的外力所做的功是多少?11. 将阻值为5Q的电阻接到内阻不计的交流电源上， 电源电动势随时间变化的规律如图所示。下列说法正确的是（）A. 电路中交变电流的频率为0.25 HzB. 通过电阻的电流为,.2AC. 电阻消耗的电功率为2.5 WD. 用交流电压表测得电阻两端的电压

11、是5 V12 .如图甲所示电路，电阻 R的阻值为 电，则下面说法中错误的是（）A. 交流电压的有效值为100VB .电流表示数为2AC.产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14rad/s50Q，在ab间加上图乙所示的正弦交流)D.如果产生该交流电的线圈转速提高一倍，则电流表的示数也增大一倍13 . 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知（u= 100sin(25 t)VA. 该交流电的电压瞬时值的表达式为B. 该交流电的频率为25 HzC. 该交流电的电压的有效值为D.若将该交流电压加在阻值 R= 100 Q的电阻两端,则电阻消耗的功率时50 W14A.如图a所示，AB两

12、端接直流稳压电源，Uab= 100V, R)= 40，滑动变阻器总电阻R= 20 ，当滑动片处于变阻器中点时，C D两端电压UCd为V, 通过电阻Ro的电流为aS1C14B.如图b所示，自耦变压器输入端 A、B接交流稳压电源，其电压有效值 山=100V, R0 = 401，当滑动片处于线圈中点位置时，C、D两端电压的有效值 UCd为V,通过电阻R的电流有效值为 A15电阻R、R与交流电源按照图1方式连接，R=10Q, R =20Q。合上开关S 后,通过电阻R的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图2所示。贝U () 通过R的电流有效值是A.B.C.D.1.2A6V1.2 2 A6、2 V+a2-

13、Q6V2R两端的电压有效值是通过R的电流最大值是R两端的电压最大值是2/XUPs16.图a为某型号电热毯的电路图，将电热丝接在u= 156sin120 n t V的电源上，电热毯被加热到一定温度后，由于P的作用使输入的正弦交流电仅有半个周期能够通过，即电压变为图b所示波形，从而进入保温状态，则此时交流电压表的读数是 ()A. 156V B . 110V C.78 V D . 55 Vb17两个相同的灯L1和L2，接到如图所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感线圈串联，当a、b处接电压最大值Um频率f为的正弦交流电源时，L1的亮度高于灯L2两灯都发光，且亮度相同。更换一个新的正弦交流电源

14、后，灯 的亮度，新电源的电压最大值和频率可能是（）A. 最大值仍为Um，而频率大于fB. 最大值仍为Um，而频率小于fC. 最大值大于Um，而频率仍为fD. 最大值小于Um，而频率仍为f18、如图2所示电路中，如果交流电的电压不变而频率降低，则三盏电灯的亮度变化情况是（)A三盏电灯的亮度都不变；BL1的亮度变亮，L2的亮度变暗，L3的亮度不变;CL2的亮度变亮，L1的亮度变暗，L3的亮度不变;DL1的亮度变亮，L3的亮度变暗，L2的亮度不变。甲摘 声器x扬 声器19. “二分频”音箱内有高频、低频两个扬声器。音箱要将扩音机送来的含有不 同频率的混合音频电流按高、低两个频段分离出来，送往相应的扬

15、声器。图为音 箱的简化电路图，高低频混合电流由 a、b端输入，L是线圈，C是电容器。则下 列判断中正确的是（）A. 甲扬声器是低频扬声器B. C的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器C. L的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器D. 乙扬声器中的电流的最大值一定比甲中的大20. 如图14-14所示，边长为L的正方形线圈abed的匝数为n，线圈电阻为r，外 电路的电阻为R, ab的中点和cd的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界上， 磁感应强度为B,现在线圈以OO为轴，以角速度匀速转动，求：线圈从图示位置转过90的过程中电阻R上产生的热量线圈从图示位置转过90的过程中通过R的电荷量；x X X X；x X

16、X X闭合电路中电流瞬时值的表达式电阻R上的最大电压21. 用单位长度电阻为r 0=0.05 Q /m的导线绕制一个n=100匝、边长a=0.20m的 正方形线圈，线圈两端与阻值R=16Q的电阻连接构成闭合回路，如图甲所示。线圈处在均匀磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B的大小随时间变化的关系如图乙所示。求：(1) 在01.0 X 10-2 s时间内，通过电阻 R的电荷量；(2) 1min内电流通过电阻R所产生的热量；m T(3) 线圈中所产生的感应电流的有效值。577图乙交变电流学案答案自主学习：一、交变电流的产生1线圈平面与磁场垂直时的平面叫做中性面2:最大，零，零，最大。3： 2

17、,中性面，100。二、交变电流的描述1最大值：Em=NBS，瞬时值：从线圈转至中性面开始计时e二NBSsint （从转至平行磁感线开始计时e，2e = NBS cos t），有效值：E = E； =0.707Em，平均值：- E =N -2：= 0.707Em，不是3:有效值：通常所说的交变电流的电流、电压；交流电表读数；交流电器的额定 电压、额定电流，保险丝的电流等都是指有效值，求解交流电产生的热量问题时 用有效值。最大值：电容器的耐压值是最大值平均值：若计算通过电路某一截面的电量，需用电流的平均值三、电感、电容电感对交变电流均有阻碍 作用乜交变电流通过电感线圈时，线 圈中产生 自感电动势

18、阻碍电流的 变化，形成对电流的阻 碍作用，这种阻碍作用叫感抗实验表明：线圈的自感系数越人，交变电流的频率 越高线圈的感抗 越儿 所以. 电感线圈在交流电路中有一“通直流、阻交流、通低醒阻翻1的特性X严1： 2:通直流，阻交流，通低频，阻咼频。典型例题：例1: D例2: B例3： Em 二 NBS (V)NBS cos( t)(V)N2B2S- RNBS、 Q(J) q(C)4(R+r)R+r针对训练：1: C, 2: D, 3: i =2sin(5“：t)(A)2A , 4: a 电阻，b 电感线圈，c 电容5:ACD, 6:5 3A7: (1) e = 2切=10(rat/5/1)= 100 x 0.5x0.5x0.4 xl0 = 100(K) ecos( ) = 100 cos( 10r)(K) jy 二举 x二 220咆6:12.5：V41 R 十 r能力训练：1: BC, 2: C, 3 : AC , 4 : BC, 5 : ACD7: 4.5 Q , 8: 0.5s , 9:2A , 10: 0.92V ; 0.01C;12:2J , 11:C , 12: C,13: BD, 14: 80V、2A, 15:BD 16 :C, 17 : A , 18:B , 19: AB ,20:-sin 帧=sm