第五章交變電流1.進(jìn)一步熟悉交變電流的產(chǎn)生過程，能夠求解交變電流的瞬時(shí)值.2.進(jìn)一步理解交變電流圖象的物理意義.3.知道交變電流“四值”的區(qū)別，應(yīng)用“四值”求解相關(guān)問題.目標(biāo)定位二、平均值及電荷量的求解三、有效值的計(jì)算欄目索引一、交變電流的瞬時(shí)值及圖象問題對(duì)點(diǎn)檢測(cè) 自查自糾四、交變電流“四值”的綜合應(yīng)用 一、交變電流的瞬時(shí)值及圖象問題n典例精析例例1如圖1所示是一多匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的圖象，根據(jù)圖象可知()A.此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e200sin (0.02t) VB.此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e200sin (100t) VC.t0.01 s時(shí)，穿過線圈的磁通量為零D.t0.02 s時(shí)，穿過線圈的磁通量的變化率最大答案總結(jié)提升返回圖1B返回總結(jié)提升(1)求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值：確定線圈轉(zhuǎn)動(dòng)從哪個(gè)位置開始；確定線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度(以rad/s作為單位)；確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式.(2)正弦交流電的圖象是一條正弦曲線，從圖象中可以得到以下信息：瞬時(shí)值：每個(gè)“點(diǎn)”表示某一時(shí)刻的瞬時(shí)值.可確定線圈位于中性面的時(shí)刻，也可確定線圈平行于磁感線的時(shí)刻. 二、平均值及電荷量的求解n典例精析例例2發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是匝數(shù)為100匝、邊長(zhǎng)為20 cm的正方形線圈，將它置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.05 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸以100 rad/s的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)開始計(jì)時(shí).線圈和外電路的總電阻R10 .(1)寫出交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式.解析答案解析解析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為EmnBS1000.050.20.2100 V20 V，所以iImsin(t)A2sin (100t) A.答案答案i2sin (100t) A返回解析答案總結(jié)提升答案答案1102 C返回總結(jié)提升 三、有效值的計(jì)算n典例精析例例3有兩個(gè)完全相同的電熱器，分別通以如圖2甲和乙所示的峰值相等的方波交變電流和正弦交變電流.求這兩個(gè)電熱器的電功率之比.圖2解析答案解析解析交變電流通過純電阻用電器R時(shí)，其電功率PI2R，I應(yīng)該是交變電流的有效值.對(duì)于題圖甲所示的方波交變電流，因大小恒定，故有效值I甲Im.所以P甲P乙21.答案答案21返回解析答案總結(jié)提升例例4如圖3所示電路，電阻R1與電阻R2阻值相同，都為R，和R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看作零，反向電阻可看作無(wú)窮大)，在A、B間加一正弦交流電u20 sin(100t) V，則加在R2上的電壓有效值為()圖3A.10 V B.20 V C.15 V D.5 V總結(jié)提升答案答案D總結(jié)提升返回對(duì)于交變電流有效值的計(jì)算一般有以下兩種情況：(2)當(dāng)電流按非正(余)弦規(guī)律變化時(shí)，必須根據(jù)有效值的定義求解，在計(jì)算有效值時(shí)要注意三同：相同電阻、相同時(shí)間(一般要取一個(gè)周期)、產(chǎn)生相等熱量. 四、交變電流“四值”的綜合應(yīng)用n典例精析例例5如圖4所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)內(nèi)阻r3 、面積S0.02 m2的半圓形導(dǎo)線框可繞OO軸旋轉(zhuǎn).已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B T.若線框以100 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且通過電刷給“6 V，12 W”的小燈泡供電，則：圖4(1)若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，求線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；解析答案解析答案(2)從圖示位置開始，線框轉(zhuǎn)過90的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量是多少？該電荷量與線框轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢是否有關(guān)？返回解析答案(3)由題目所給已知條件，外電路所接小燈泡能否正常發(fā)光？如不能，則小燈泡的實(shí)際功率為多大？總結(jié)提升返回總結(jié)提升最大值、有效值、瞬時(shí)值、平均值，在不同情況下的使用：(1)在研究電容器的耐壓值時(shí)，只能用最大值.(2)在研究交變電流做功、電功率及產(chǎn)生的熱量時(shí)，只能用有效值WEIt，QI2Rt，交流電表指示的也是有效值.(3)在研究交變電流通過導(dǎo)體橫截面的電荷量時(shí)，只能用平均值.(4)在研究某一時(shí)刻線圈受到的安培力時(shí)，只能用瞬時(shí)值. 對(duì)點(diǎn)檢測(cè) 自查自糾解析答案1.(圖象信息分析)某正弦式交流電的電流i隨時(shí)間t變化的圖象如圖5所示.由圖可知()A.電流的最大值為10 AB.電流的有效值為10 AC.該交流電的周期為0.03 sD.該交流電的頻率為0.02 Hz圖5B解析答案2.(有效值的理解和計(jì)算)如圖6所示，為一正弦交流電通過一電子元件后的波形圖，則下列說(shuō)法正確的是()A.這也是一種交流電B.電流的變化周期是0.01 sC.電流的有效值是1 AD.電流通過100 的電阻時(shí)，1 s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為200 J圖6解析解析因電流方向不變，故不是交流電，A錯(cuò)；其周期為0.02 s，B錯(cuò)；由QI2Rt可知Q11001 J100 J，D錯(cuò).C解析答案3.(有效值的理解和計(jì)算)如圖7所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電阻為R、半徑為L(zhǎng)、圓心角為45的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場(chǎng)邊界).則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為()圖7答案答案D4.(交變電流“四值”的應(yīng)用)如圖8所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T，邊長(zhǎng)L10 cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈電阻r1 ，線圈繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度2 rad/s，外電路電阻R4 ，求：(保留三位有效數(shù)字)(1)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值.解析解析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值EmnBS1000.50.122 V3.14 V.答案答案3.14 V解析答案圖8(2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過60角時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).解析解析轉(zhuǎn)過60時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eEmcos 603.140.5 V1.57 V.答案答案1.57 V(3)交流電壓表的示數(shù).解析解析電壓表示數(shù)為外電壓的有效值解析答案答案答案1.78 V返回解析答案答案答案0.086 6 C