高考物理一轮 专题29 交变电流的产生和描述学案 新课标

1、2013年高三新课标物理圆原优秀学习项目题目29交流电的产生与描述课程表：2课时教学目标：1 .了解交流电的原理、正弦电流的图像和三角函数的表达式2.了解最大值和有效值、周期和频率3.了解电阻、电感和电容对交流电、感抗和容抗的影响本课的重点：交流电的描述和有效值本课的难点：交流电路的分析与计算测试站点拨号：1。交流电的瞬时值2.交流电的最大值3.交流电的平均值4.交流电的有效值第一节课2.表征交流电的物理量(1)交流电的最大值(也称为峰值)，Em=。(2)交流电的有效值基于电流调节，因此交流电和直流电通过相同的电阻。如果在相等的时间内产生的热量相等，我们将直流电的值称为交流电的有效值。交流电气

2、设备上标明的额定电压和额定电流为有效值，交流电压表和交流电流表的指示为有效值。除非另有规定，交流值指的是有效值。(3)交流电的有效值I、U和E与最大值Im、um和Em之间的关系如下。(4)循环：交流电完成一次，称为循环。符号为，单位为。(5)频率：称为频率。符号为_ _ _ _ _ _ _ _，单位为_ _ _ _ _ _ _ _。周期和频率之间的关系是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)困难和困难的解释1.正弦交流电的产生如图所示，当闭合矩形线圈在均匀磁场中绕垂直于磁感应线的轴匀速旋转时，闭合线圈中会产生交流电。让矩形线圈abcd以角速度绕oo轴逆时针旋转。此时，线

3、圈不切断磁感应线，线圈中的感应电动势等于零。在时间t之后，ab侧的线速度V方向和磁感应线方向之间的角度等于 t。假设ab侧的长度为L，bd侧的长度为L，并且线圈中的感应电动势为当线圈平面转向平行于磁感应线的位置时，线圈转动一段时间，t=，ab和cd垂直切割磁感应线，sint=1，线圈中的感应电动势最大，用Em表示，其中EM=BS 。那么E=EMS，单位为 t。根据闭合电路的欧姆定律：如果i=Imsint，端子电压u=iR=ImRsint，让Um=ImR，然后u=Umsint如果线圈从图中所示的位置开始旋转，电路中的感应电动势、感应电流和端电压将根据余弦定律发生变化，e=Emcost，I=Ico

4、st，u=umcos t。3.正弦交流电的图像当线圈从中性面开始旋转时，线圈中的感应电动势在t=0 t/4期间从0达到最大值EM，在t=t/4 t/2期间从最大值Em下降到0，在t=t/2 3t/4期间从0增加到负最大值Em电路中感应电流、端电压和感应电动势的变化是相同的，如图所示。二、高考分数(一)交流电的瞬时值拷点点盘它反映了不同时刻交流电流的大小和方向，正弦交流电流的瞬时值表达式为：注意从中性面开始计时。日常生活中使用的电源电压为220伏，其最大值为220伏=311伏(有时写成310伏)，频率为50HZ，因此其瞬时电压值的表达式为=311V英寸314伏。示例1有一个正弦交流电源，有效电压

5、U=120V伏，频率f=50Hz赫兹，用于向霓虹灯供电。如果霓虹灯的激励电压和熄灭电压为U0=60V，试着估计霓虹灯在一小时内点亮多长时间。为什么人眼感觉不到这种闪烁现象？(2)交流电的最大值拷点点盘也称为峰值，它是反映交流电变化范围的最大瞬时值。当线圈平面平行于磁感应线时，交流电动势最大(转轴垂直于磁感应线)。当电容器连接在交流电路中时，交流电压的最大值不能超过电容器的耐受电压值。示例2在220伏交流电路中连接一个电容器。为了确保电容器不被击穿，电容器的耐受电压是多少？分析：不少于200伏，许多学生将电容器与灯泡相比较。额定电压为220伏的灯泡接入220伏交流电源正常发光。因此，认为电容器的

6、耐受电压不应低于220伏是错误的。事实上，电容器是连接到交流电路进行连续充电和放电的。电容器两极之间的最大电压可达200伏，因此电容器C的耐压不应低于200伏.第二节课时间(3)交流电的平均值拷点点盘交流电的平均值是指交流电图像中由图形线和水平轴包围的面积与时间的比率。这个值可以用法拉第电磁感应定律来计算。特别是，当线圈从中性表面转动90度时，不应使用算术平均法来计算平均值。平均值不等于有效值。上述关系不适用于非正弦电流的有效值，该有效值应根据定义进行计算。一般来说，交流电压和电流是由电压表和电流表测量的，它们指的是有效值。电器上标明的电压和电流值也指有效值。在计算通过导体的交流电产生的热和热

7、功以及确定保险丝的熔断电流时，只能使用有效值。对于电加热，应使用有效值。首先得到总的电加热Q，然后根据内外电阻之比得到R上产生的电加热QR。,这里的电流必须使用有效值，而不是平均值、最大值或瞬时值。(3)根据能量守恒定律，外力做功的过程是机械能转化为电能的过程，电流通过电阻，电能转化为内能，即释放出电热。因此，我们必须学会用能量转换和守恒定律来分析功和能量。在这个问题中，电阻产生的焦耳热应该由电流的有效值来计算。因为它不能计算，所以只能由能量关系来计算。测试中心精炼参考答案(2)当线框穿过磁场区域时，由于有效切削长度根据正弦规律变化，线框中的电流也根据正弦规律变化(线框中暂时没有电流)。电动势

8、的有效值是：V通电时间：s拉力做功：j第三，测试中心实施培训1.当矩形线圈在均匀磁场中以均匀的角速度旋转时，交流电动势的瞬时表达式是e=10sin4tV，然后是()A.交变电动势的频率是2Hz。线圈平面在零时刻垂直于磁场C.当t=0.25 s时，e达到最大值。在1秒内，线圈中的电流方向改变100次2.以下关于交流电的说法是正确的()A.交流电的大小和方向必须随时间变化B.交流电的有效值是平均值C.当线圈平面垂直于磁场时，通过线圈的磁通量最大，感应电动势为零当线圈平面平行于磁场时，通过线圈的磁通量为零，感应电动势为零3.具有n匝和s面积的矩形线圈在均匀磁场中绕垂直于磁感应线的轴以恒定速度旋转，磁

9、感应强度为b。开始时，线圈平面平行于磁场。对于它产生的交变电动势，下面的判断是正确的()A.瞬时表达式为e=NBSsint B .效应8.均匀磁场中的矩形线圈abcd以恒定的角速度绕ab旋转，磁场方向平行于纸面，垂直于ab。当t=0时，线圈平面与纸张表面重合(如图所示)，线圈的cd侧从纸张表面向外移动。如果规定abcda方向的感应电流为正，则反映线圈中感应电流I随时间T变化的曲线图为()9.正弦交流电源用电阻R和交流电压连接，如图A所示，R=10，交流电压表指示为10V，图B为交流电源输出电压U随时间变化的图像，则：佳图A.流过r的电流I随时间t而变化，I=cos100 t (a)B.流经电阻r的电流I随时间t而变化，I=50t()c.r上的电压uR随时间t的变化规律是uR=5cos100t(v)d.r两端电压uR随时间t的变化规律是uR=5cos50t(v)10.将硬线中段折叠成一个未密封的正方形，每边长为L，磁感应强度为B，方向如图所示，在均匀磁场中匀速旋转，转速为N。硬线通过A、B处的电刷与外部电路相连，外部电路与额定功率为P的小灯泡相连，正常发光。除了灯泡外，其余电路的电阻不计算在内。灯泡的电阻应为：11.矩形线圈在均匀磁场中绕垂直磁感应线的对称轴旋转，形成如图所示的交变电动势图像。试着从图像中