2018版高中物理 第3章 交变电流章末整合提升学案 鲁科版选修3-2

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1、第3章交变电流一、交变电流的四值及应用　交变电流的“四值”指的是峰值、有效值、平均值、瞬时值．1．峰值：Em＝nBSω.在考虑电容器的耐压值时应根据交流电的最大值．2．有效值：正弦式交流电的有效值E＝、I＝；非正弦式交流电的有效值应根据有效值的定义计算．求电功、电功率，确定保险丝的熔断电流，交流电表的测量值，交流用电设备上所标的额定电压、额定电流以及不做特殊说明时的交流电的电压、电流均指有效值．3．瞬时值：从中性面开始计时，有e＝Emsinωt.4．平均值：＝n，＝.求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值，q＝·Δt＝n.例1　将交变电压u＝220sin(100πt

2、)V接到“220V，100W”的灯泡两端，若灯泡灯丝电阻保持不变，求：-5-(1)通过灯泡电流的最大值；(2)灯泡的实际功率；(3)每秒钟电流方向改变的次数；(4)通过灯泡电流i的瞬时值表达式．答案　(1)0.64A　(2)100W　(3)100次(4)i＝0.64sin(100πt)A解析　(1)交变电压的有效值U＝V＝220V，灯泡的额定电压为UL＝220V，因此恰好正常发光．由“220V,100W”知该灯泡的电阻为RL＝＝484Ω.通过灯泡电流的最大值为Im＝＝A≈0.64A.(2)灯泡的实际功率与额定功率相同，P＝100W.(3)周期T＝0.02s,1秒钟电流方向改

3、变的次数n＝×2＝×2＝100(次)．(4)通过灯泡电流的瞬时值表达式为i＝Imsinωt＝0.64sin(100πt)A.针对训练1　如图1所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，在线圈由图示位置转过90°的过程中(不计转动中的一切摩擦)，求：图1(1)通过电阻R的电荷量q；(2)电阻R上产生的焦耳热Q；(3)驱动线圈转动的外力所做的功W.答案　(1)　(2)　(3)解析　(1)在此过程中，穿过线圈的磁通量变化量ΔΦ＝BS，时间Δt＝＝，平均电动势为＝n＝nBωS，平均电流为＝＝，通过

4、R的电荷量q＝·Δt＝.-5-(2)在该过程中电阻R上产生的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的，Q＝I2RT＝2R＝.(3)由于线圈在磁场中匀速转动，所以外力做的功全部转化为电路的内能，W＝I2(R＋r)Δt＝.针对训练2　如图2所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝T，当线圈以300r/min的转速匀速转动时，求：图2(1)电路中交流电压表和交流电流表的示数；(2)线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量．答案　(1)V　A　(2)C解析　(1)Em＝NBSω＝100××0.05×2π×V＝5

5、0VE＝＝25V.电流表示数I＝＝A，电压表示数U＝IR＝×9V＝V.(2)从图示位置转过90°的过程中，＝N，又因为＝，q＝Δt，联立得q＝＝＝C.二、电容器、电感器的应用1．电容器的应用(1)隔直电容器-5-图3图3(a)中的C1串联在电路中，它的作用是“通交流、隔直流”，为了使交流成分都能顺利地通过，容抗必须较小，应选用电容较大的电容器．(2)高频旁路电容器图(b)中的C2并联在电路中，如果输入端输入的电流中包含有高频和低频两种交流成分，该电容器的作用是“通高频、阻低频”，即对高频电流起旁路作用，而让需要的低频信号输入到下一级，一般取电容较小的电容器；如果输入的电流是

6、直流和交流两种成分，该电容器的作用是滤去交流成分，把直流成分输入到下一级，这时要选用电容较大的电容器．另外，选用电容器还须注意它的耐压值，以防被击穿．2．电感器的应用(1)低频扼流圈：可起到“通直流、阻交流”的作用．(2)高频扼流圈：可起到“通直流、通低频、阻高频”的作用．3．电感和电容的组合应用根据电感、电容对交变电流阻碍作用的特点，可以将两者组合到一起来完成一定的任务．(1)如果将电容与负载并联，然后与电感串联，就能更好的起到滤掉电流中交流成分或高频成分的作用，如图4所示．(2)如果将电感与负载并联，然后与电容串联，就能更好的起到滤掉电流中直流成分和低频成分的作用，如图

7、5所示．图4　　　　　　　图5例2　如图6所示，完全相同的三只灯泡的a、b、c分别与电阻R、电感L、电容器C串联，然后再并联到220V、50Hz的交流电路上，三只灯泡的亮度恰好相同．若保持交变电压的有效值不变，将交变电流的频率增大到60Hz，则发生的现象是(　　)图6-5-A．三灯亮度不变B．三灯均变亮C．a亮度不变、b变亮、c变暗D．a亮度不变、b变暗、c变亮答案　D解析　当交变电流的频率增大时，电感器的感抗变大，电容器的容抗变小，因此b变暗，c变亮，又电阻的大小与交变电流的频率无关，故a灯亮度不变，所以选D.针