2022年-年高中物理交变电流的产生及变化规律表征交变电流的物理量教案人教版第二册

1、2021-2021 年高中物理交变电流的产生及变化规律表征交变电流的物理量教案 人教版其次册一，教学目标：巩固基础学问.培养同学分析，解决问题的才能二，教学重点： 巩固基础学问三，教学难点： 培养同学分析，解决问题的才能四，教法： 复习提问，讲练结合五，教学过程：（一）复习基础学问：1交变电流：iiiiiotototd otot a b c d e图151大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流,简称沟通.如以下图（b），（ c），（ e）所示电流都属于沟通, 其中按正弦规律变化的沟通叫正弦沟通.如图（ b）所示. 而（ a）， d为直流其中（ a）为恒定电流.2. 正弦沟通的产生及变

2、化规律.（1） 产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,线圈中产生的沟通是随时间按正弦规律变化的.即正弦沟通.（2） 中性面：匀速旋转的线圈,位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面.这一位置穿过线圈的磁通量最大,但切割边都未切割磁感线,或者说这时线圈的磁通量变化率为零,线圈中无感应电动势.（3） 规律： 函数表达式： N 匝面积为 S 的线圈以角速度 转动,从中性面开头计时, 就 e=NBSsint .用 E 表示峰值 NBS,就 e=Esint 在纯电阻电路中 ,电流 I=sint=Isin t, 电压 u=Usin t .图象表示：3. 表征沟通的物理量可编辑资料 - - - 欢

3、迎下载（1） 表征交变电流大小物理量可编辑资料 - - - 欢迎下载瞬时值：对应某一时刻的沟通的值用小写字母表示, eiu峰值：即最大的瞬时值用大写字母表示,UmmEm= nBSm=Em/ R留意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时,所产生感应电动势的峰Em0-Emei,uts可编辑资料 - - - 欢迎下载值为 E=NBS ,即仅由匝数N,线圈面积 S,磁感强度 B 和角速度 四个量准备.与轴的具体位置,线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的.有效值： ，意义：描述沟通电做功或热效应的物理量，定义：跟沟通热效应相等的恒定电流的值叫做沟通的有效值.，正弦沟通的有效值与峰值之间的关系是

4、E=I=U=.留意：正弦沟通的有效值和峰值之间具有E=,U=的关系,非正弦（或余弦）沟通无此关系,但可按有效值的定义进行推导,如对于正负半周最大值相等的方波电流,其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的,因而其有效值即等于其最大值.即I=Im. ，沟通用电器的额定电压和额定电流指的是有效值.沟通电流表和沟通电压表的读数是有效值.对于沟通电如没有特别说明的均指有效值. ，在求沟通电的功，功率或电热时必需用沟通电的有效值.，峰值，有效值，平均值在应用上的区分.峰值是沟通变化中的某一瞬时值,对纯电阻电路来说,没有什么应用意义.如对含电容电路,在判定电容器是否会被击穿时,就需考虑沟通的峰值是否超过电

5、容器的耐压值.沟通的有效值是按热效应来定义的,对于一个确定的沟通来说,其有效值是确定的.而平均值是由公式确定的,其值大小由某段时间磁通量的变化量来准备,在不同的时间段里是可编辑资料 - - - 欢迎下载不相同的.如对正弦沟通,其正半周或负半周的平均电动势大小为n 2Bs T22nBs,可编辑资料 - - - 欢迎下载而一周期内的平均电动势却为零.在运算沟通通过电阻产生的热功率时,只能用有效值,而不能用平均值.在运算通过导体的电量时,只能用平均值,而不能用有效值.在实际应用中,沟通电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效值,沟通电流表和沟通电压表指示的电流，电压也是有效值,解题中,如题示不加

6、特别说明,提到的电流，可编辑资料 - - - 欢迎下载电压，电动势时,都是指有效值.（2） 表征交变电流变化快慢的物理量 周期 T：电流完成一次周期性变化所用的时间.单位：s . 频率 f：一秒内完成周期性变化的次数.单位：Z. 角频率：就是线圈在匀强磁场中转动的角速度.单位：rad/s.可编辑资料 - - - 欢迎下载 角速度，频率，周期,的关系：=2f=（二）疑难辨析沟通电的电动势瞬时值和穿过线圈面积的磁通量的变化率成正比.当线圈在匀强磁场中匀速转动时,线圈磁通量也是按正弦（或余弦）规律变化的,如从中性面开头计时, t=0 时,磁通量最大, 应为余弦函数,此刻变化率为零（切线斜率为零） ,

7、 t=时,磁通量为零,此刻变化率最大（切线斜率最大） ,因此从中性面开头计时,感应电动势的瞬时表达式是正弦函数,如图（ a）（ b）所示分别是 =cost 和 e=Esin t.（三）例题解析【例 1】如图表示一沟通随时间变化的图像,求此沟通的有效值.解析： 此题所给沟通正负半周的最大值不相同,许多同学对沟通电有效值的意义懂得不深,只知道机械地套用正弦沟通电的最大值是有效值的倍的关系,直接得出有效值,而对此题由于正负半周最大值不同,就无从下手.应当留意到在一个周期内前半周期和后半周期的mo t amo t b图152可编辑资料 - - - 欢迎下载有效值是可求的, 再依据有效值的定义,选择一个

8、周期的时间, 利用在相同iA可编辑资料 - - - 欢迎下载时间内通过相同的电阻所产生的热量相同,从焦耳定律求得.IR· T=I1R· + I2R·即 I=·+（）·解得I=A【例 2】如以下图,在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕AB 轴转2o1234ts4图 153可编辑资料 - - - 欢迎下载动,已知匀强磁场的磁感强度B=T,线框的 CD 边长为 20cm，CE，DF 长均为 10cm,转速为 50r/s ,如从图示位置开头计时（1）写出线框中感应电动势的瞬时值表达A式.（ 2）如线框电阻 r=3,再将 AB 两端接“ 6V,12W”灯泡

9、, 小灯泡能否正常发光？如不能,小灯泡实际功率多大？解析：（ 1）留意到图示位置磁感线与线圈平面平行,瞬时值表达式应为余弦函数,先出最大值和角频率.=2n=100 rad/sCDBEFB图 154可编辑资料 - - - 欢迎下载E=BS=×0.2× 0.1× 100=10V所以电动势瞬时表达式应为e=10cos100 tV.（2）小灯泡是纯电阻电路,其电阻为R=第一求出沟通电动势有效值 E=10（ V）此后即可看成恒定电流电路,如图15-5 所示,明显由于 R=r,=5v, 小于额定电压,不能正常发光.其实际功率是p=8.3w（四）巩固练习1，某线圈在匀强磁场中转

10、动所产生的电动势变化规律为e= sin t ,保持其它条件不变, 使该线圈的转速和匝数同时增加一倍,就此时所产生的电动势的瞬时表达式将变为下述的：（）A，e=2Esin2tB，e=2EsintC，e=4Esin2tD，e=4Esint2，一长直导线通以正弦沟通,在导线下有一断开的线圈,如以下图,那么,相对于b 来说, a 的电势最高时是在：（ ）A，沟通电流方向向右,电流强度最大时.B，沟通电流方向向左,电流强度最大时.可编辑资料 - - - 欢迎下载C，沟通电流方向向左,电流削减到零时.D，沟通电流方向向右,电流削减到零时.3，如图一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动,线圈

11、中的感应电ab图1 59可编辑资料 - - - 欢迎下载可编辑资料 - - - 欢迎下载动势随时间 t 的变化如以下图 ,下面说法中正确选项 A，t1 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确定值最大et 1t 2ott 3t 4可编辑资料 - - - 欢迎下载可编辑资料 - - - 欢迎下载C，t3 时刻通过线圈的磁通量变化率的确定值最大D，每当 e 变换方向时,通过线圈的磁通量确定值都为最大.4，如图, 距离足够大的两平行金属板上接正弦沟通电压u,其间有一电子,当 t=0 时,电子处于静止状态,那么,电子的运动情形应是 （）图 151oAeBUABTtoT 2图1511可

12、编辑资料 - - - 欢迎下载A，电子作简谐振动B，在足够长的时间内, 电子到达 A板C，当 t=T/2 时,电子的速度达到最大值D，当 t=T/2 时,电子回到动身点5，甲，乙两线圈绕同一轴线在匀强磁场中转动,产生的沟通图象如以下图,以下说法中正确的有（）A，两线圈包围的面积相同eo图1512可编辑资料 - - - 欢迎下载B，两线圈中感应电动势的有效值相同 C，两线圈平面不行能同时和磁感线平行D，两线圈包围的面积之比为2： 16，正弦沟通电压的峰值为10V,周期为 0.2S,将此电压接在 10 的电阻上,在 0.05s 内电阻上产生的热量（）A，可能为零B，确定为 0 .25JC，不行能大

13、于0.25JD，可能小于是 0.25J可编辑资料 - - - 欢迎下载7，某沟通电压随时间的变化规律如以下图,就此沟通电的频率是压加在10uf的电容器上,就电容器的耐压值不应小于U v2oo V.如将该电压加在一阻值为1K 的纯电阻用 Hz.如将该电t s可编辑资料 - - - 欢迎下载电器上, 用电器恰能正常工作, 为防止意外事故的发生,o2ooo o1o o2可编辑资料 - - - 欢迎下载该电路中保险丝的额定电流不能低于 A.图1 513可编辑资料 - - - 欢迎下载8，正弦沟通电压 u=50sin314tv 加在一氖管的两端,已知当氖管两端的电压达25v 时开头发光,就此氖管在一个周

14、期内发光的总时间是 s.通电 10 分钟内,氖管发光的次数是次.9，如以下图, 10 匝矩形线圈abcd 置于 B=2T 的匀强磁场中,并以00为轴匀速转动,00垂直于磁场方向,ad=bc=30cm, ab=cd=20cm.线圈电阻为 2,灯 A，B 电阻均为 2, K 断开时,线框转动中受到最大磁力矩为M =0.4N·m, 试求：（1） 线圈转动的角速度？（2） 合上 K,欲使 A 灯亮度不变,线圈的角速度应是原先的几倍？10，一个电阻为 0.63，面积 4.0× 10 米的矩形线框 abcd,一半处于有理想边界的磁感强度 B=1.0T 的匀强磁场中,磁力线方向垂直纸面对外,有关长度见图,当线框从可编辑资料 - - - 欢迎下载L图示位置开头绕ab 轴以每秒 5 周的转速逆时针转动时,求（1）每半个周期内的平均电动势（ 2）感生电流的最大值（3）在每段发电时间内的平均电动势.【答案及提示】1. C 2. C 3. D 4. B ， C 5. B，C，D 6（