一輪復(fù)習(xí)選修3-2 第二章 第1課時(shí) 交變電流的產(chǎn)生和描述 導(dǎo)學(xué)案（韓鵬生）

1、第1課時(shí) 交變電流的產(chǎn)生和描述,江蘇省江都中學(xué) 韓鵬生,揚(yáng)州市高三物理一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案（選修3-2）,活動(dòng)一,課前預(yù)習(xí)部分,活動(dòng)一,課堂導(dǎo)學(xué)部分,(1) 中性面是與磁場(chǎng)方向垂直的平面，是假想的一個(gè)參考面.(2) 線圈平面位于中性面時(shí)，穿過(guò)線圈平面的磁通量最大，而磁通量的變化率為零，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零.(3) 線圈平面與中性面垂直時(shí)，穿過(guò)線圈平面的磁通量為零，但磁通量的變化率最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大.

2、(4) 線圈每經(jīng)過(guò)中性面一次，電流方向就改變一次，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次經(jīng)過(guò)中性面，所以電流的方向改變兩次.,活動(dòng)一,課堂導(dǎo)學(xué)部分,【典型例題1】一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e 隨時(shí)間t 的變化關(guān)系如圖所示.下列說(shuō)法中正確的是(　　),A. t1時(shí)刻通過(guò)線圈的電流最大B. t1時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量最大C. t2時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量變化率最小D. 每當(dāng)電動(dòng)勢(shì)e變換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量

3、最小,活動(dòng)一,課堂導(dǎo)學(xué)部分,,．,1. 確定交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象或由公式Em=nBSω求出相應(yīng)的峰值.,2. 明確線圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式.,①線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i-t圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i=Imsin ωt.②線圈從垂直中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i-t圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i=Imcos ωt.,活動(dòng)一,課堂導(dǎo)學(xué)部分,．,【典型例題2】如圖所示，矩形線圈邊長(zhǎng)為ab=20 cm，ad=10 cm，匝數(shù)N

4、=100匝，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.01 T.當(dāng)線圈以50 r/s的轉(zhuǎn)速?gòu)膱D示位置開始逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，求：(1) 線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式；(2) 從線圈開始轉(zhuǎn)動(dòng)起計(jì)時(shí)，經(jīng)0.01 s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。,活動(dòng)一,課堂導(dǎo)學(xué)部分,,．,,Em——交流電動(dòng)勢(shì)最大值:當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到穿過(guò)線圈的磁通量為0的位置時(shí)，取得此值.應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出的是，Em與線圈形狀無(wú)關(guān)，與轉(zhuǎn)軸位置無(wú)關(guān)，其表達(dá)式為Em=NSωB. 討論電容器的擊穿電壓時(shí)對(duì)應(yīng)峰值

5、。,瞬時(shí)值 e ——交變電流某一時(shí)刻的值 ，e=Emsin ωt（中性面計(jì)時(shí)） 一般，瞬時(shí)值用于計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況,平均值 ——交變電流圖象中圖線與時(shí)間軸所夾的面積與時(shí)間的比值. 一般用于計(jì)算通過(guò)電路截面的電荷量,活動(dòng)一,課堂導(dǎo)學(xué)部分,,．,,有效值——交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)(電流通過(guò)電阻生熱)進(jìn)行定義的，所以進(jìn)行有效值計(jì)算時(shí)，要緊扣電流通過(guò)電阻生熱(或熱功率)進(jìn)行計(jì)算.注意“三同”:即“相同電阻”上，“相

6、同時(shí)間”內(nèi)，產(chǎn)生“相同熱量”.計(jì)算時(shí)“相同時(shí)間”要取周期的整數(shù)倍，一般取一個(gè)周期.,(1) 計(jì)算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、電熱等)(2) 電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的一般是有效值(3) 保險(xiǎn)絲的熔斷電流為有效值,活動(dòng)一,課堂導(dǎo)學(xué)部分,,．,,【典型例題3】如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線圈abdc的匝數(shù)為n，線圈電阻為r，外電路的電阻為R，ab的中點(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線OO'恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)在

7、線圈以O(shè)O'為軸，以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，求：,(1) 閉合電路中電流瞬時(shí)值的表達(dá)式；(2) 線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的熱量；(3) 電阻R上的最大電壓。,活動(dòng)一,課堂導(dǎo)學(xué)部分,,．,,變式：如圖所示，一臺(tái)模型發(fā)電機(jī)的電樞是矩形導(dǎo)線框abcd，其ab和cd邊長(zhǎng)l1=0.4 m，ad和bc邊長(zhǎng)l2=0.2 m，匝數(shù)n=100匝，它在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞通過(guò)線框?qū)ΨQ中心線且垂直于磁場(chǎng)方

8、向的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電壓表的示數(shù)為10 V，開關(guān)S閉合時(shí)，外電路上標(biāo)有“10 V　10 W”的燈泡恰好正常發(fā)光，求：(1) 導(dǎo)線框abcd在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度.(線圈的電阻不計(jì))(2) S閉合后，當(dāng)導(dǎo)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)θ=60°時(shí)的過(guò)程中通過(guò)燈泡的電荷量.,活動(dòng)一,課堂導(dǎo)學(xué)部分,．,1. 正弦式交變電流的e、u、i圖象(如圖所示).,三個(gè)圖象對(duì)應(yīng)的表達(dá)式分別為e=Emsin ωt、u=Umsin

9、ωt、i=Imsin ωt.,2. 由交變電流的圖象可得出:(1) 交變電流的周期和頻率.(2) 交變電流的最大值.(3) 某一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)值.,活動(dòng)一,課堂導(dǎo)學(xué)部分,．,【典型例題4】一正弦交變電流的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示.由圖可知(　　)A. 該交流電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u=100sin(25πt)VB. 該交變電流的頻率為50 HzC. 該交變電流的電壓的有效值為100 VD. 若將該交變電流加在阻值R=100

10、 Ω的電阻兩端，則電阻消耗的功率為50 W,活動(dòng)一,課堂導(dǎo)學(xué)部分,．,變式：圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為交流電流表.線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸OO'沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示，下列說(shuō)法中正確的是(　　)A. 電流表的示數(shù)為10 A B. 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50π rad/sC. 0.01 s時(shí)