高中物理：描述交变电流的物理量导学案

1、高中物理：描述交变电流的物理量导学案一.学习目标.知道交变电流的周期、频率的含义,以及它们相互关系.知道交变电流的峰值和有效值之间的关系.通过实例分析认识有效值的物理意义，体会“等效思想”的运用.具有运用类比、迁移的科学方法分析新问题的意识和能力.二.预习案（-）描述交流电变化快慢的物理量.周期T： .单位是.频率f : .单位.写出频率f,线圈旋转的角速度3和转速n的关系（二）描述交流电大小的物理量.最大值（峰值）：交变电流在一个周期内所能达到的.有效值定义：规定,让交变电流和恒定电流通过 的电阻，如果在交流的它们产生的热量相等，而这个恒定电流是I,电压是U,我们把I、U叫做这个交流的 有效

2、值。（2）正弦交流电的有效值和最大值的关系是.通常用电器所标的，电压表，电流表所测量的，没有特别说明的都为有效值。 （三）预习检测1. 一台发电机产生的电动势的瞬时值表达式为：e = 311sin314/V,则此发电机产 生的电动势的最大值为 V有效值为 V,发电机转子的转速为转/秒，产生的交流电的频率为.我国家庭照明电路电压瞬时值可表示为转/秒，产生的交流电的频率为.我国家庭照明电路电压瞬时值可表示为A. =380 sin 3.14fVC. “=220 sin 314/VD. 一交变电流的图象如图所示，由图可知（A.用交流电流表测该电流,示数为10AB.该交变电流的频率为100 HzHz.(

3、 )B. u=311 sin314rV二36 sin 0.02/ V)A A10V2y - ,，学-I0J2 1AV sc.该交变电流的有效值为io、QaD.该交变电流瞬时值为i= 10及sin 628r 4.如图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P 使加在电热丝上的电压的波形如右图所示。此时接在电热丝两端的交流电压表的 读数为（ ）110V156V220V311V三、课上探究（一）周期和频率.交变电流的周期与线圈的转动周期有什么关系？.打点计时器是常用的实验仪器,它为什么每隔0.02s打一个点?.交变电流的周期和频率有何物理意义？.交变电流的周期和频率与交流发电机

4、转子转动的角速度3有什么关系？（二）峰值和有效值1.把正玄交变电流接到电容器上时，我们关心交变电流的电压是否超过电容所能 承受的耐压值。你认为我们要考虑是交变电流的最大值还是有效值？2.交变电流有效值的计算。2.交变电流有效值的计算。例1:如图所示，为一交流电的电流随时间而变化的图象，此交流电的有效值是 （ ）A. 5&AB. 5AC. 3 41 AD. 3.5A练习：下图为一个交变电流随时间变化的图象，则此交变电流的电流有效值分别是A； A（三）交变电流的“四值”.交变电流中峰值、有效值、平均值、瞬时值有何区别与联系?.交变电流四值的区分与计算例2：如图所示,在匀强磁场中有一个“n”形导线框

5、可绕AB轴 4 /?转动，已知匀强磁场的磁感强度大小B=上:，方向竖直向下, 兀线框的CD边长为20cm、CE、DF长均为10cm,转速为50r/s,若从图示位置开始计时:（1）写出线框中感应电动势随时间变化的瞬时值表达式.（2）若线框电阻3。,再将AB两端接入一个“6VJ2W”的小灯泡，小灯泡能否正常发光？若不能，小灯泡实际消耗功率多大？（设小灯泡的阻值不变）四.课后练习1.关于交流电的有效值和最大值，下列说法正确的是（）A.任何形式的交变电流的有效值和最大值都有关系U=Um/j2B.只有正弦式电流才有U= Um/应的关系C.照明电压220V、动力电压38OV,指的都是交变电流的有效值D.交

6、流电压表和电流表测量的都是交变电流的有效值. 一个矩形线框的面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁 场垂直的位置开始计时,转速为转/秒,则（）A.线框交变电动势的最大值为兀8sB.线框交变电动势的有效值为EmrBSC.从开始转动经过1/4周期,线框中的平均感应电动势为2BSD.感应电动势瞬时值为e = 2兀8Ssin2m.阻值为10Q的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上.以下说法中正确的 是 （）A.电压的有效值为10V产vIr.loB.通过电阻的电流有效值 2 为Aoi/支10%C电阻消耗电功率为5WD.电阻每秒钟产生的热量为10J4.如图所示是一种自行车上照明用的车头灯发

7、电机的结构示意图，转轴的一端装 有一对随轴转动的磁极,另一端装有摩擦小轮.电 枢线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动 时，通过摩擦小轮带动电磁极转动,使线圈中产生 正弦交变电流，给车头灯供电。已知自行车车轮半 径r=35 cm,摩擦小轮半径ro=l.OO cm.线圈有 n=800匝，线圈框横截面积S=20 cn总电阻R,=40 。.旋转磁极的磁感应强度B=0.010 T,车头灯电阻R2=10。.当车轮转动的角速度s=8 rad-s时，下列说法正确的是（）A、发电机磁极转动的角速度为280rad/s B、车头灯中电流的有效值约为64mAC、穿过线圈磁通量变化率的最大值为0.0056Wb/sD

8、、一个周期内，线圈电压的平均值U=Um/2.有一正弦交流电源，电压有效值U=120V,频率为/=50Hz向一霓虹灯供电，若霓 虹灯的激发电压和熄灭电压均为Uo=6O及V试估算在一个小时内，霓虹灯发光时 间有多长？为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？.用均匀的金属丝绕成的长方形线框abcd,ad = bc = 31,ab = cd = l,线框可以绕ad、 be边上的MN轴以角速度 匀速转动,MN左侧空间无磁场，右侧空间中分布有磁 感应强度为B的匀强磁场,方向垂直纸面向里,MN恰在磁场,L边界上,aM = bN = 21,回路总电阻为R,初始时，线框平面垂直：x x xlx 于磁场，如图所示。

9、求：L 匕.xb术X 乂 Mx（1）以电流方向沿abeda时为正，在i-t坐标系中作出电流随 时间变化的图像（两个周期），并注明必要的坐标值（峰值、周期等）及其计算 过程。（2）此电流的有效值I等于多少？参考答案预习检测1 .最大值为311V，有效值为220V ,转速为50r/s频率为50Hz2.B3. ABD 4 . B 例 1. C 练习（1 ）亚（2 ）1 例2 （1）线框中感应电动势随时间变化的瞬时值表达式是10近coslOOnt（V） （2） 小灯泡不能正常发光.小灯泡实际消耗功率是8.3W.课后练习L BCD 2 . B D 3.BC 4. ABC.在一个小时内，霓虹灯发光时间有2

10、400s.在磁场外，而且转轴不在中间，左右.不对称，与那种典型的正弦交流发电机结构有着明显的不同,解答此题，也同样不能直接套用现成的公式，只能从最基本的电磁感应原理出发进行分析求.解答：线圈有一部分在磁场中运动，另一部分在磁场外，而且转轴不在中间，左右.不对称，与那种典型的正弦交流发电机结构有着明显的不同,解答此题，也同样不能直接套用现成的公式，只能从最基本的电磁感应原理出发进行分析求解。)如图所示为俯视图,从图示位置开始计时，在。的时间内，线圈内产生正弦交流电,e=8ty/2sin 3(,i=-=.二，从0变为竺二，电流方向为adcba. TOC o 1-5 h z RRR在工3工时间内,线圈的4MM2部分进入磁场，切割磁感线产生电流,相当于 44电源，电动势从最大值减小到零，再从零增加到最大值，电流仍是正弦式交流电,Em=28d2, /m= % 二丝二，电流方向在二2二内是adcba 2131内是R R4444abe