2019第五章学案3精品教育.doc

1、第12页学案3习题课：交变电流的产生及描述2理解交变电流图学习目标定位1.理解交变电流的产生过程，能够求解交变电流的瞬时值 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.1 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时产生正弦式交变电流，瞬时值表达式e=Emsin_型_（从中性面开始计时）.2 正弦式交变电流的最大值Em= nBSo,即最大值由线圈匝数n、磁感应强度 B、转动角速度3及线圈面积S决定，与线圈的形状、转轴的位置无关 （填“有关”或“无关”）3.线圈在转动过程中的平均电动势，要用法拉第电磁感应定律计算，即E = n页.4正弦交流电的有效值u = ， 一、对交变

2、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Em= nBSco； （2）确定线圈转动从哪个位置开始， 以便确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化；（3）确定线圈转动的角速度3（以rad/s作单位）；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n= 100匝，电阻r = 10 Q,线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R= 90 Q,与R并联的交变电压表为理想电表在t= 0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量（1）交流发电机产生的电动势最大值；

3、 电动势的瞬时值表达式. 线圈转过30 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 而 m = BS, 3=年，所以 Em = 2nTm 由一t 图线可知，m= 2.0 X 10- Wb , T= 0.2 s所以 Em = 20 n V = 62.8 V. =迈.其他非正弦交流电的有效值根据电流的热效应求解基昭自学落实重点豆动探究随时间t按图乙所示正弦规律变化求:图1Em= nBSo学习探究区2 n 2 n(2) 线圈转动的角速度3=02 rad/s = 10 n rad/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= Emcos

4、 3 t 62.8cos (10 n) V1当线圈转过30 s时e= 62.8cos(10 nT）,两线圈产生的热量不同D .从此时刻起，经 T/4时间，通过两线圈横截面的电荷量不同答案 A解析甲图中的磁通量变化规律为甲=B0Scos，乙图中磁通量的变化规律为乙=2 nBoScost.由于两线圈的磁通量变化规律相同，则两线圈中感应电动势的变化规律相同，达E2到最大值的时刻也相同，有效值 E也相同，又因两线圈电阻相同，所以Q = t也相同，经RTT过4时间，通过两线圈横截面的电荷量q = I 也相同，故A正确.题组二交变电流图象的应用3. 某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的

5、交变电流.现在该发电机 出现了故障，转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半，则它产生的交变电动势随时间变化的图象是 （）答案 B2 n解析 线圈转速为正常时的一半，据3= 2m = 2T知，周期变为正常时的 2倍，又据Em = NBSo知，最大值变为正常时的一半，结合我国电网交流电实际情况，知正确选项为B.4. 一矩形金属线圈共 10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交变电动势e随时间t变化的情况如图3所示，下列说法中正确的是（）图3A .此交流电的频率为 0.2 HzB .此交变电动势的有效值为1 VC. t = 0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行1D .在线

6、圈转动过程中，穿过线圈的最大磁通量为100nWb答案 D解析由题图可知，此交流电的周期T= 0.2 s,频率 f= T= 5 Hz, A 错.E = Em = _2羽2C错误.因Em= nBS,其中错误.t = 0.1 s时，感应电动势为 0,线圈平面与磁感线垂直,2 n 1n = 10, = t = 10 n rad/s 故=BS=协。nWb, D 正确.5. 如图4（a）所示，一矩形线圈 abcd放置在匀强磁场中，并绕过 ab、cd中点的轴00以角 速度3逆时针匀速转动.若以线圈平面与磁场夹角0= 45时为计时起点，如图（b）所示，并规定当电流自a流向b时电流方向为正.则下列所示的四幅图中

7、正确的是（ ）图4答案 D解析 由楞次定律知，t = 0时，感应电流方向为负，线圈平面与中性面的夹角为n_ 0= n,线圈再转过到达中性面，所以，在线圈转过4的过程中电流在减小，0= 4时，i = 0,因而只有D项正确.题组三交变电流有效值的计算6.如图5所示，A、B是两个完全相同的电热器,A通以图甲所示的方波交变电流,B通以图乙所示的正弦交变电流，则两电热器的电功率Pa： Pb 等于（）A. 5 : 4 B . 3 : 2C. 2 : 1 D . 2 : 1答案 A解析 方形波的有效值为i0rT+閃時=Rrt,磁感应强度为B的匀强磁场中,正弦交流电有效值为：I2= .2BS、线圈中电流t时刻

8、瞬时值表达式为i = cos 3tR线圈中电流的有效值为BSw1 = R线圈中电流的有效值为j2BSw1 = 2RD .线圈消耗的电功率为 答案 CD解析 回路中感应电动势最大值 Em = BS3，电流最大值Im = ERm= BR3, t= 0时线圈位于中性面，故电流瞬时值表达式i= BSRsin线圈中电流的有效值1 =眾=22fS，P= I2R= b 2rS，故A、B错误，C、D正确.8. 如图7所示，在匀强磁场中有一个内阻 r = 3 Q、面积S= 0.02 m2的半圆形导线框可绕 00 轴旋转.已知匀强磁场的磁感应强度B=5l2 T .若线框以 3= 100 n rad/s的角速度匀速

9、转n动.且通过电刷给“ 6 V、12 W ”的小灯泡供电，则：图7(1) 若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2) 从图示位置开始，线框转过90。的过程中，流过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？(3) 由题所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡实际功率为多大？答案(1)e= 10 ,2cos (100n)V (2)60nC 无关 不能 个 W解析 线框转动时产生感应电动势的最大值Em = BS3 = tx 0.02 X 100 n V= 10 2 V7t因线框转动从平行于磁感线位置开始计时，则感应电动势的瞬时值表达式e= Emcos 3 = 10 2cos (100 t)A/.(2)线框转过90。的过程中，产生的平均电动势 E =.流过导线横截面的电荷量q = I t=BSR+ r又灯泡电阻R=U0= 6lP0= 12Q= 3 Q.0.02 厂故q=R?r厂C=圧C与线框转动的快慢无关线框产生的感应电动势的有效值E= E； = 10 V，灯泡两端电压UER= 5 V. R+ r故灯泡不能正常发光.其实际功率