《高三物理二轮金牌学案-专项29交变电流的产生和描述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三物理二轮金牌学案-专项29交变电流的产生和描述.docx（13页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、2019 高三物理二轮金牌学案- 专项 29 交变电流的产生和描述专题 29 交变电流的产生和描述课时安排： 2 课时教学目标： 1、知道交变电流产生的原理，正弦式电流的图象和三角函数表达2、理解最大值与有效值，周期与频率3、知道电阻、电感和电容对交变电流的作用，感抗和容抗本讲重点： 交变电流的描述、有效值本讲难点： 交流电路的分析与计算考点点拨： 1、交变电流的瞬时值2、交变电流的最大值3、交变电流的平均值4、交变电流的有效值第一课时2、表征交变电流的物理量 1交变电流的最大值也叫峰值 ，Em=。 2交变电流的有效值是根据电流的规定的，使交变电流和直流电通过同一电阻，假设在相等时间内产生的热
2、量相等， 我们就把这一直流电的数值叫做这一交变电流的有效值。 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流指的就是有效值， 交流电压表和交流电流表的示数是有效值，在无特别说明时，交流电的数值都是指有效值。 3交变电流的有效值 I 、 U、 E 与最大值 I m、 Um、Em之间的关系为。 4周期：交变电流完成一次，叫周期。表示符号是，单位是。 5频率：，叫频率。表示符号是 _，单位是 _。周期与频率的关系式为 _ 。二重难点阐释1、正弦交流电的产生当闭合矩形线圈在匀强磁场中， 绕垂直于磁感线的轴匀速转动时， 闭合线圈中就有交流电产生、如下图、设矩形线圈abcd 以角速度 绕 oo 轴、从线圈平面跟磁
3、感线垂直的位置开始做逆时针方向转动、此时，线圈都不切割磁感线，线圈中感应电动势等于零、经过时间 t 线圈转过 t 角，这时 ab 边的线速度 v 方向跟磁感线方向夹角等于 t ，设 ab 边的长度为 l ，bd 边的长度为l ，线圈中感应电动势为e2Bll sint2当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时，线圈转过T 时间， t =， ab 边和 cd 边都垂直42切割磁感线， sin t =1，线圈中感应电动势最大，用E 来表示， E =BS 、那么 e=Esin t 。mmm根据闭合电路欧姆定律：ieEmsin，令I mEm ，那么 i=I msin tRRtR路端电压m sin ，令m=m
4、，那么msin tu=iR=I RtUI Ru=U如果线圈从如下图位置开始转动，电路中感应电动势、感应电流和路端电压将按余弦规律变化 e=Emcos t ， i=I mcos t ， u=Umcos t3、正弦交流电的图象当线圈从中性面开始转动，在一个周期中：在t=0 /4内，线圈中感应电动势从0 达到最T大值 E 、在 t=T/4 T/2 内，线圈中感应电动势从最大值E 减小到 0、在 t=T/2 3T/4 内，mm线圈中感应电动势从 0 增加到负的最大值- Em、在 t= 3T/4 T内，线圈中感应电动势的值从负的最大值 - Em减小到 0、电路中的感应电流、路端电压与感应电动势的变化规律
5、相同，如下图、【二】高考要点精析一交变电流的瞬时值考点点拨它是反映不同时刻交流电的大小和方向，正弦交流电瞬时值表达式为：e Em sint ，i I m sin t 。注意必须从中性面开始计时。生活中用的市电电压为220V，其最大值为220 2 V=311V有时写为310V，频率为50HZ，所以其电压瞬时值的表达式为u=311sin314 t V。【例 1】有一正弦交流电源，电压有效值U=120V，频率为 f= 50Hz 向一霓虹灯供电，假设霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=60 2 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？二交变电流的最大值考点点
6、拨也叫峰值， 它是瞬时值的最大者， 它反映的是交流电大小的变化范围， 当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大， Em NBS 转轴垂直于磁感线 。电容器接在交流电路中，那么交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值。【例 2】把一电容器值是多少？C接在220V 的交流电路中，为了保证电容不被击穿，电容器C的耐压解析：不低于2002 V，不少学生往把电容器与灯泡类比，额定电压220V 的灯泡接在220V的交流电源上正常发光 . 从而错误的认为电容器的耐压值也只要不低于 220V 即可，事实上，电容器接在交流电路中一直不断地进行充、 放电过程 . 电容器两极间电压最大可达 200 2 V，故电容器C
7、的耐压值应不低于2002 V.第二课时三交变电流的平均值考点点拨交变电流的平均值是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积值跟时间的比值。其量值可用法拉第电磁感应定律E N 来求，特殊地，当线圈从中性面转过90 度的过程中，有t2. 计算平均值切忌用算术平均法即E1 E2求解。平均值不等于有效值。EEmE2对于非正弦电流的有效值以上关系不成立，应根据定义来求。通常所说交流电压、电流是用电压表、电流表测得的，都是指有效值。用电器上所标电压、电流值也是指有效值 . 在计算交流电通过导体产生热量、热功以及确定保险丝的熔断电流时，只能用有效值。求电热应该用有效值，先求总电热Q，再按照内外电阻之比求R上产生
8、的电热QR。Q I 2 ( Rr )tE 2nBS2n2 B 2 S2，Rr 22 Rr 24 R rR。QRQn2 B 2 S2 RR r4R r2这里的电流必须要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬时值。根据能量守恒， 外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，电流通过电阻， 又将电能转化为内能，即放出电热。因此W=Qn2 B 2 S2。一定要学会用能量转化和守恒定律来分析4 Rr功和能。此题中，求电阻产生的焦耳热Q 应该用电流的有效值计算，由于I 有I 无法求，因此只能通过能量关系求得Q .考点精炼参考答案2把线框拉过磁场区域时，因为有效切割长度是按正弦规律变化的，所以，线框中的电流也是按正
9、弦规律变化的有一段时间线框中没有电流。电动势的有效值是：EmVE0.222通电时间为：st0.3 2 s 0.0610拉力做功： WE 2t(0.2 2) 20.06J 0.048JR0.1【三】考点落实训练1、一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速转动，产生交变电动势的瞬时表达式为e=102sin4t V，那么A、该交变电动势的频率为2HzB、零时刻线圈平面与磁场垂直C、 t =0.25s 时， e 达到最大值D、在 1s 时间内，线圈中电流方向改变100 次2、以下关于交变电流的说法正确的选项是A、交变电流的大小和方向都一定随时间变化B、交变电流的有效值就是平均值C、线圈平面跟磁场垂直时，穿过线圈
10、的磁通量最大，而感应电动势为零D、线圈平面跟磁场平行时，穿过线圈的磁通量为零，而感应电动势为零3、一个矩形线圈的匝数为N匝，线圈面积为S，在磁感强度为B 的匀强磁场中以 的角速度绕垂直磁感线的轴匀速转动，开始时，线圈平面与磁场平行。对于它产生的交变电动势，以下判断正确的选项是A、瞬时表达式为e=NBS sin t B、有效值为1NBS2C、平均值为1 NBS D、频率为 2 26、如下图， 矩形线圈 abcd 在匀强磁场中绕 OO轴匀速旋转， 产生感应电动势最小的位置是 .A. 线圈平面与磁力线平行B. 线圈平面与磁力线成C.线圈平面与磁力线成D.线圈平面与磁力线垂直45角60角7、一个电热器
11、接在10V 的直流电源上，具有一定的热功率. 把它改接在交流电源上要使其热功率为原来的一半，那么交流电源电压的最大值应为.A.7.07VB.6VC.14VD.10V8、处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab 边转动， 磁场方向平行于纸面并与ab 垂直。在 t= 0 时刻，线圈平面与纸面重合如图，线圈的 cd 边离开纸面向外运动。假设规定由a b c da 方向的感应电流为正，那么能反映线圈中感应电流I 随时间 t 变化的图线是9、正弦交流电源与电阻R、交流电压按照甲图所示的方式连接，数是 10V，乙图是交变电源输出电压u 随时间变化的图象，那么：R=10 ，交流电压表的示A、通
12、过 R的电流 i 随时间 t 变化的规律是 i 2 cos100 t AB、通过 R的电流 i 随时间 t 变化的规律是 i = 2 cos50 t AC、R两端的电压uR随时间t的变化规律是R=5cos100 vu2tD、 R两端的电压 uR随时间 t的变化规律是 uR=52cos50 t v10、将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l ，它的磁感应强度为B、方向如下图的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在 a、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为p 的小灯泡并正常发光， 电路中除灯泡外， 其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为：11、一矩形线圈， 在匀强磁场中绕垂直磁感线的对称轴转动，形成如下图的交变电动势图象，试根据图象求出： 1线圈转动的角速度； 2电动势的有效值； 3 t =1.0 10- 2s 时，线圈平面和磁场方向的夹角。考点落实训练参考答案1、 AB2、 C3、 B4、 B5、 ABC6、D7、 D8、C.9 、 A.10 、 B11、 1 105rad/s ； 2 14.1V ； 33012、 1 nB L1L2R ； 2n2 B2 L12 L222( R r )R r恒谦www.heng qia.co恒谦教育资源库www. heng qian. com