人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第3章 交变电流 2 交变电流的描述 (3).ppt

2.交变电流瞬时值表达式的书写。(1)确定正弦式交变电流的峰值,根据已知图像读出或由公式Em=nBSω求出相应峰值。(2)明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式。①线圈在中性面位置开始计时,则i-t图像为正弦函数图像,函数表达式为i=Imsinωt。②线圈在垂直于中性面的位置开始计时,则i-t图像为余弦函数图像,函数表达式为i=Imcosωt。3.从正弦式交变电流的e-t图像上可以确定的信息。(1)可以读出电动势的峰值Em。(2)可根据线圈转至中性面时电动势为零的特点,确定线圈处于中性面的时刻,确定了该时刻,也就确定了磁通量最大的时刻和磁通量变化率最小的时刻。(3)可根据线圈转至与磁场平行时感应电动势最大的特点,确定线圈与中性面垂直的时刻,此时刻也就是磁通量为零的时刻和磁通量变化率最大的时刻。(4)可以确定某一时刻电动势大小以及某一时刻电动势的变化趋势。如图所示,正弦波和方波交变电流的最大值相等,周期也相等,现使它们通过完全相同的电阻,则在相同的时间(远大于周期)内,两电阻发热之比等于多少?【例3】一正弦式交变电流的电压随时间变化的规律如图所示,由图可知()?A.该交变电流的电压的有效值为100VB.该交变电流的频率为25HzC.该交流电压瞬时值的表达式为u=100sin25t(V)D.并联在该电压两端的电压表指针不停摆动答案:B解析:根据题图可知该交变电流电压的最大值为100V,周期为4×10-2s,所以频率为25Hz,选项A错误,B正确。而ω=2πf=50πrad/s,所以u=100sin50πt(V),选项C错误。交流电压表的示数为交变电流的有效值而不是瞬时值,不随时间变化,选项D错误。【例4】在水平方向的匀强磁场中,有一个正方形闭合线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动,已知线圈的匝数n=100,边长为20cm,电阻为10Ω,转动频率f=50Hz,磁场的磁感应强度为0.5T,求:(1)外力驱动线圈转动的功率;(2)当线圈转至线圈平面与中性面的夹角为30°时,线圈产生的感应电动势及感应电流的大小;(3)线圈由中性面转至与中性面成60°角的过程中,通过导线横截面的电荷量。答案:(1)1.97×104W(2)314V31.4A(3)0.1C特别提醒应用交变电流四值时的注意事项:

(1)研究电容器是否被击穿时,应用交变电流的峰值(最大值),因为电容器上标明的电压是电容器长时间工作时所能承受的最大电压。

(2)研究电功、电功率和电热时,只能用有效值。

(3)研究通过导体某横截面的电荷量时,要用平均值。学以致用2.图甲是阻值为5Ω的线圈与阻值为15Ω的电阻R构成的回路。线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。则()?A.电压表的示数为14.14VB.通过电阻R的电流为0.707AC.电阻R上消耗的功率为3.75WD.通过电阻R的电流方向每秒变化100次答案:B随堂训练1.下列提到的交变电流,不是指有效值的是()A.交流电压表的读数B.保险丝熔断电流C.电容器击穿电压D.220V交流电压答案:C解析:电容器击穿电压指电容器两端所能承受电压的最大值。2.两个完全相同的电热器分别通以如图甲、乙所示的交变电流,两电热器的实际电功率之比P甲∶P乙为()A.1∶2 B.1∶1C. D.2∶1答案:D3.一台手摇交流发电机,线圈内阻1Ω,产生的电动势随时间变化的规律为。发电机只与9Ω的电阻组成闭合电路。则()A.交变电流的频率为10HzB.电动势的峰值为20VC.电路中电流的有效值为1AD.一周期内外接电阻消耗电能为9J答案:C4.(多选)如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交流电动势图像如图乙中曲线a、b所示,则()A.两次t=0时刻线圈平面与中性面重合B.曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3C.曲线a表示的交流电动势频率为25HzD.曲线b表示的交流电动势有效值为10V答案:AC甲乙5.一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动,线圈的匝数n=100,穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化关系如图甲所示,发电机线圈的电阻r=5Ω,外电路电阻R=95Ω。求串联在外电路中的交流电流表的读数。答案:1.41A*不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海！2交变电流的描述课前·基础