2019-2020年粵教版高中物理選修(三)2.2《交變電流的描述》教案1(新課標).doc
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交變電流的描述 學案1. 交流電:大小和方向隨時間作周期性變化的電流。 如: 2. 正弦交流電的產生:矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場軸勻速轉動。 (1)電動勢的產生: 任意時刻t,線圈從中性面轉過角度=t 說明:交流電的峰值與線圈轉軸位置和線圈形狀都無關。 交流電瞬時表達式是正弦或余弦,取決于計時零點線圈所處位置。 (2)外電路閉合,R外,r (3)線圈轉動一圈,交流電變化一個周期,電流方向變化兩次。(每經過中性面時,e=0,i=0,電流方向將發(fā)生改變) 3. 描述交流電變化規(guī)律: 4. 描述交流電物理量: 例1. 如圖所示,N=100匝的正方形線圈,邊長L=10cm,電阻r=1,在勻強磁場中,B=0.4T,以n=100/(r/s)的轉速勻速轉動,線圈通過滑環(huán)和電刷與R=9的電阻組成閉合回路(伏特表是恒熱電表),求: (1)從中性面開始計時,寫出線圈中產生電動勢e的表達式。 (2)伏特表的示數(shù)。 (3)當線圈和中性面夾角=30時,安培力的力矩M安=? (4)1min內,外力所做的功WF=? 解析:(1)線圈轉動的角速度為,電動勢最大值為Em,則 (2)伏特表的示數(shù)為U (3)轉過=30角時,安培力的力矩M安 (4)1min內外力的功為WF 例2有一個氖氣燈泡,當電壓高于50 V時就會發(fā)光,給這個氖氣燈泡加上e100 sin314t V的交流電,求它連續(xù)發(fā)光的時間解題方法:公式法解析:氖氣燈泡上加的是交變電流,電壓的大小和方向都隨時間作周期性的變化,電壓大小變化范圍為0100 V當所加電壓的絕對值大于等于50 V時氖氣燈泡就會發(fā)光,當所加電壓的絕對值小于50 V時氖氣燈泡就熄滅,因此只要求出該交變電流的電壓開始達到和開始低于50 V的時刻,就可求出電壓大于等于50 V的一段時間,即氖氣燈泡連續(xù)發(fā)光的時間當加在氖氣燈泡上的電壓為50 V時,50100 sin314 t可得:sin314t0.52019-2020年粵教版高中物理選修(三)2.2交變電流的描述教案1(新課標)由圖1716可知當314t1時,電壓達到50 V,氖氣燈泡開始發(fā)光,可解得:t1102 s當314t2時,電壓開始低于50 V,氖氣燈泡開始熄滅,可解得:t2102 s氖氣燈泡連續(xù)發(fā)光時間為tt2t1()102 s102 s點評:解本題的關鍵之處是知道50 V為瞬時值,而不是平均值,知道無論哪一時刻和不論燈泡兩端哪端電壓高,只要電壓瞬時值大于50 V,燈泡就會發(fā)光例3如圖1715所示,單匝線圈在勻強磁場中繞OO軸從圖示位置開始勻速轉動,已知從圖示位置轉動時,線圈中感應電動勢大小為10 V,求:圖1715(1)交變電動勢的峰值;(2)線圈從圖示位置轉動的過程中,交變電動勢的平均值解題方法:程序法交變電流瞬時表達式問題的破解程序:(1)觀察線圈的轉動軸是否與磁感線垂直;(2)在垂直的情況下,根據開始計時時線圈所處的位置確定交流電變化規(guī)律為正弦或余弦函數(shù)從中性面開始計時,電動勢是按正弦規(guī)律變化;從線圈轉到與磁感線平行時開始計時,電動勢是按余弦規(guī)律變化;(3)計算電動勢最大值和角速度,寫出電動勢的瞬時表達式注:電動勢的最大值EmNBSNmNBL1L2NBS2NBSf2NBSn 2Nnm(N為線圈匝數(shù),n為轉速)平均電動勢的計算程序:(1)確定計算的是哪段時間內的平均電動勢;(2)找到所研究時間段t內線圈磁通量的變化量|21|;(3)利用法拉第電磁感應定律EN計算平均電動勢值解析:(1)圖示位置為中性面,從圖示位置開始計時,交變電動勢的瞬值為eEmsint V將t,e10 V代入上式,有10Emsin,解得Em20 V(2)線圈從圖示位置轉過的過程中,磁通量的變化量為BS,經歷的時間t,所以此過程中交變電動勢的平均值Em2012.7 V點評:在計算正弦式交變電動勢的峰值時一般使用EmNBS;計算某段時間內交變電動勢的平均值則應用EN,切勿亂套公式使用來計算平均值- 配套講稿:
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