《滬科版高中物理選修(3-2)第2章《交變電流與發(fā)電機(jī)》教案5》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《滬科版高中物理選修(3-2)第2章《交變電流與發(fā)電機(jī)》教案5（8頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建區(qū)學(xué)案5章末總結(jié)梳理知識(shí)體系構(gòu)建內(nèi)容綱要定義E大小和方向都隨時(shí)間做周期變牝的電流錢圈在勾強(qiáng)遹場中第迎直于破場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)中性面0_Le,磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)擲最小為o行炭位置,電流改變方向“沙力磁通量為零,感應(yīng)電動(dòng)勢短大為=心L表達(dá)式:L 疝口 W中性面開始計(jì)時(shí))，=?西5必山為角菽率最大值：F= .T；Se：交變電流與發(fā)電機(jī)才描述交變電流的物理堂有效值:根據(jù)電流的熱融淀又，正弦交流電E=E周期.頻率上互為倒數(shù)I平均值! E= II黑凸丁依布/電感器:通直流、阻交流、通低頻、阻而頻電您 電圻才電容器:通交流、隔直流、通高頡、阻低頻1. 一般交流電有效值的求法一一分段求和Q= I2RT=

2、 I2Rti + l2Rt2+2 .說明(1)交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的，與電流的方向無關(guān)，計(jì)算電功和熱量必須用有效值；(2)有效值一般與所取時(shí)間的長短有關(guān)，在無特別說明時(shí)是以一個(gè)周期的時(shí)間來確定有效值的；(3)交流電壓表和交流電流表通過交流電時(shí)，實(shí)際上已經(jīng)由電表內(nèi)部元件把交流電變成了等效的直流電，所以交流電表讀出的就是交流電的有效值，并且電表的指針不會(huì)忽左忽右地?cái)[動(dòng).3 .正弦(或余弦)交變電流有效值與最大值之間的關(guān)系8 / 7Imaxy U=U max4. 一般用電器上標(biāo)注的額定值是有效值，而電容器上標(biāo)注的是最大值.【例1如圖1表示一交變電流隨時(shí)間變化的圖像 ，求此交變電流的

3、有效值.圖1解析 設(shè)該交變電流的有效值為 I,直流電的電流強(qiáng)度為I,讓該交變電流和直流電分別通過同一電阻（阻值為R）,在一個(gè)周期（T=2 s）內(nèi)該交變電流產(chǎn)生的熱量：Q1 =I2Rti + l2Rt2RX 1 + （壺）2RX 1= 10R在一個(gè)周期內(nèi)直流電通過該電阻產(chǎn)生的熱量Q= I2RT=2I2R.由Q=Q得,2I2R= 10R,解得I=/5 A答案 5 A二、交變電流圖像的應(yīng)用交流電的圖像反映了交變電動(dòng)勢（電流）隨時(shí)間的變化特征，對(duì)正弦式交流電來說，我們可以從圖像中獲取如下信息：1 .交流電的周期（T）一個(gè)完整的正弦波對(duì)應(yīng)的時(shí)間段，知道了周期便可以算出線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度3= 2衛(wèi).2 .交

4、流電的最大值（Emax、Imax）圖像上的最大值，知道了最大值，便可計(jì)算出交變電動(dòng)勢（交變電流）的有效值.3 .任意時(shí)刻交流電的瞬時(shí)值圖像上每個(gè)“點(diǎn)”表示某一時(shí)刻交流電的瞬時(shí)值.【例2】一個(gè)按正弦規(guī)律變化的交流電的圖像如圖2所示，由圖像可知（）A.該交變電流的頻率為 0.2 HzB.該交變電流的有效值為14.1 AC.該交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i = 20sin (0.02t) Ad . t=8時(shí)刻，該交變電流大小與其有效值相等解析由題圖可知,Imax=20 A, T= 0.02 s,由f= T得,占002 Hz = 50 Hz,故A項(xiàng)錯(cuò)誤；交變電流的有效值I = $|x=關(guān)A= 14.1 A,

5、B項(xiàng)正確；由 3= 2 f得，3= 100兀rad/s,交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式 i = I maxsin 3 t= 20sin （100 大）A,故 C 項(xiàng)錯(cuò)誤；t = T時(shí),i = 20sin w n 20sin（MTA = oI o20sin A= 14.1 A= I,故 D 項(xiàng)正確.答案 BD三、交變電流“四值”的計(jì)算和應(yīng)用1 .最大值：線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的交變電流最大值 Emax= nBSco，在考慮電容器的耐壓值時(shí)應(yīng)根據(jù)交流電的最大值.2 .有效值：正弦式交流電的有效值1=案,其他交變電流的有效值應(yīng)根據(jù)有效值的定義計(jì)算，求電功、電功率，確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流，

6、要用到有效值；沒有特殊說明時(shí)，交流電的電流、電壓、電動(dòng)勢指有效值，交流電表的測量值是有效值，交流用電設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓、額定電流是有效值.3 .瞬時(shí)值：當(dāng)線圈平面處于中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，瞬時(shí)電動(dòng)勢的表達(dá)式為e= Emaxsin cot瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)某一時(shí)刻的電壓、電流值.4,平均值：平均值需用 E = n和7 = -1進(jìn)行af算，求一段時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的tR電荷量時(shí)要用平均值.一Aq= I - t= n-R-.【例3】如圖3所示勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T,邊長L=10cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈電阻r = 1 ，線圈繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度3= 2兀rad

7、/s,外電路電阻R= 4 ，求： 轉(zhuǎn)動(dòng)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值；(2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過600角時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢；圖3由圖示位置轉(zhuǎn)過 60。角的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢；交變電壓表的示數(shù)；(5)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周外力所做的功；1(6)6周期內(nèi)通過R的電何量為多少？解析(1)感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為Emax=nBcoS= 3.14 V.(2)轉(zhuǎn)過60角時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢為e= Emaxcos 60 = 3.14X0.5 V= 1.57 V.(3)轉(zhuǎn)過60角的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢為一 型 BSsin 60 E =n IT= n16T0.5X 0.1 X 0.1 X=100X=

8、2.6 V.電壓表示數(shù)為外電路電壓的有效值3.14E2 x/ d。一U = R = 7+7X 4 V=1.78 V.(5)轉(zhuǎn)動(dòng)一周所做的功等于電流產(chǎn)生的熱量W= Q= (Em2x)2 R-r T= 0.99 J.(6)1周期內(nèi)通過電阻R的電荷量為6T E TQ= I = 丁Q I 6 R+r6nBSsin 60R+ rnBSsin 60R+ r0.086 6 C.答案 (1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.6 V (4)1.78 V (5)0.99 J (6)0.086 6 C四、電感器和電容器對(duì)交流電的作用4 .感抗(1)反映電感器對(duì)交變電流阻礙作用的大小.(2)影響感抗大小的因

9、素：自感系數(shù)越大、交流電的頻率越高，線圈的感抗越大.(3)具體關(guān)系：Xl=2 7fL.5 .容抗(1)反映電容器對(duì)交流阻礙作用的大小.(2)影響容抗大小的因素：電容越大、交流電的頻率越高，電容器對(duì)交流的阻礙作用就越小，容抗越小.一，、，一1(3)具體關(guān)系：Xc = o.2 fC例4 兩個(gè)相同的白熾燈泡 Li和L2接到如圖4所示的電路中，燈Li與電容器串聯(lián)，燈L2與電感線圈串聯(lián).當(dāng)a、b間接電壓最大值為 Umax、頻率為f的正弦交流電源時(shí)，兩燈都發(fā)光,且亮度相同.更換一個(gè)新的正弦交流電源后，燈Li的亮度低于燈L2的亮度.新電源兩極間的電壓最大值和頻率可能是()圖4A.最大值仍為Umax,而頻率大

10、于fB.最大值仍為Umax,而頻率小于fC.最大值大于Umax,而頻率仍為fD.最大值小于Umax,而頻率仍為f答案 B解析 更換新電源后，燈Li的亮度低于燈L2的亮度，說明電容器的容抗增大，電感線圈的感抗減小.由頻率對(duì)容抗、感抗的影響可知新電源頻率減小，所以B正確.檢測學(xué)習(xí)效果體驗(yàn)成功快樂自我檢測區(qū)1.(交變電流有效值的計(jì)算)如圖5所示的電流通過圖中的電阻R,則交變電流表的示數(shù)為（）J/A5A. 5 AB. 2.5 AC：2r2 AD, 572 A答案 B解析交變電流表的示數(shù)為電流的有效值，題圖中的I t圖像是正弦半波交變電流曲線在半個(gè)周期內(nèi)，它的有效值與正弦交變電流的有效值相同，再根據(jù)該電

11、流在一個(gè)周期內(nèi)所做的功和其有效值做功等效的關(guān)系，就可以求出電流表的示數(shù)，因?yàn)镮max= 5 A，I = ；m=X=|V2 A,所2以有-2-= |aRT,I a=J2=2.5 A.2.（交變電流的圖像的應(yīng)用）交流電源的輸出電壓U隨時(shí)間t變化的圖像如圖6所示，則下列說法正確的是（）圖6A.交變電流的頻率 50 HzB.交變電流的周期為2 sC.交變電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為e= 220M2sin（100大）VD.交變電壓的有效值為220 V答案 ACD解析 由圖像可知，交流電的周期為 T=2X10-2s,頻率f= T=50 Hz,最大值為22072 V, 由U=忐Umax知，有效值為220 V,瞬時(shí)值

12、為e= 2202sin （100 t） V,故選項(xiàng)A、C、D正確.3.（交變電流四值的計(jì)算和應(yīng)用）如圖7所示,有一單匝閉合的正方形線圈，邊長為20 cm,線圈繞OO軸在B=1.0 T的勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為3=100 rad/s,若已知線圈電阻 為1 Q求：(1)交變電動(dòng)勢的峰值；(2)從圖示位置轉(zhuǎn)過2的過程中交變電動(dòng)勢的平均值；(3)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過2的過程中廣生的熱量Q;(4)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過2的過程中通過線圈某截面的電何量q.答案 (1)4 V (2)2.55 V (3)0.13 J (4)0.04 C解析(1)由題意可知，交變電動(dòng)勢的最大值為Emax = BSw = 4 V.TT，、，- 一、，、一 一， 、.，一 一一，、一TT(2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過2的過程中，磁通量的變化4蟲=8$,經(jīng)歷時(shí)間At = 2，所以此過程中交變電動(dòng)勢的平均值為A 2BcoS 2TE2.55 V.線圈中感應(yīng)電流的有效值為I maxE max2RT線圈轉(zhuǎn)過2的時(shí)間t=T2co=200 s.所以在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量為Q= I2Rt= 0.13 J.(4)線圈轉(zhuǎn)過2過程中的感應(yīng)電流的平均值為所以在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中流過線圈某截面的電荷量為q= I t=0.04 C.