人教版高三物理交流电知识精讲

《人教版高三物理交流电知识精讲》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、高三物理交流电知识精讲一.本周教学内容：交流电1.交流电产生原理：电磁感应2.正弦（余弦）交流电产生条件：闭合线圈，在匀强磁场中，绕与磁场方向垂直的轴匀速转动。3.交流电的变化规律，如图所示如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕OO’轴转动，设线圈转动的角速度为ω，边长分别为l1和l2，磁感应强度为B，线圈的电阻为R。沿着磁感线方向看沿着OO’轴方向看ab、cd边，切割磁感线产生电动势实验验证：如图所示(1)、(2)、(3)4.交流电的有效值（1）区别交流电的“四值”<1>瞬时值：交变电流的瞬时值反映的是不同时刻交变电流大

2、小和方向，正弦交变电流的瞬时值表达式为：i＝Imsinωt。<2>最大值：交变电流的最大值反映的是交变电流大小的变化范围，当线圈平面与磁感线平行时，电动势最大，εm＝NBsω。注意：此最大值与线圈的形状无关，与转轴位置无关。<3>平均值：交变电流的平均值是交变电流图像的波形与横轴（t轴）所围面积跟时间的比值。其数值可用<4>有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的，即在同一时间内，跟某一交变电流使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫该交变电流的有效值。正弦式电流的有效值和最大值之间的关系是：（2）注意复习时

3、注意以下几方面：<1>某段时间内的交变电流的平均值不等于这段时间始终时刻瞬时值的算术平均值。<2>交流电表测量的数值均为有效值，对交流电的数值凡没有特别说明的均指有效值。<3>对非正弦交流电的有效值必须按有效值定义求出。<4>在计算交变电流通过导体产生的热量和电功率及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值；在考虑电容器的耐压值时，则应根据交变电流的最大值；在计算通过导体的电量时，只能用交变电流的平均值。5.交流电的周期、频率、角频率（1）周期T：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，一般为线圈转动周期。在一个

4、周期内，交流电方向变两次。市电：T＝0.02s，f＝50Hz，Um≈310V，U＝220V。问题：交流电的周期变化，对交流电“四值”有何影响？6.交流电的有效利用如图所示，在哪种情况下，会有交流电通入用电器？【典型例题】例1.一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动。在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为εm，下列说法中正确的是（从中性面开始计时）（）A.当磁通量为零时，感应电动势也为零B.当磁通量减小时，感应电动势在增大C.当磁通量等于0.5Φm时，感应电动势等于0.5εm。D.角

5、速度ω等于εm/Φm分析解答：根据正弦式电流的产生及其变化规律：当磁通量最大时，感应电动势为零；当磁通量减小时，感应电动势在增大；磁通量减为零时，感应电动势最大。由此可知A项错误，B项正确。设从线框位于中性面开始计时，则有e＝εmsinωt，式中εm＝BSω。因Φm＝BS，故角速度ω＝εm/Φm，D项正确。本题B、D正确关注：（1）线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的平行于线圈平面的转轴匀速转动时，产生的正弦式电流与轴的位置无关（即不一定是对称轴），与线圈的形状无关。当线圈平面位于中性面时，磁通量Φ最大，而磁通量的变化

6、率为零，即感应电动势e＝0；当线圈平面平行于磁场方向时，磁通量Φ＝0，而磁通量的变化率最大，即感应电动势最大，峰值εm＝nBSω。要记住中性面（即垂直于磁场方向的平面）是感应电流改变方向的分界面。（2）认清B方向、线圈平面与B方向关系，及v与B方向关系，才能确定电动势的瞬时值，或由电动势瞬时值，认清B、v、S之间方位关系。例2.（1）矩形线圈匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化如下图所示，由图像可知（）A.在O、b、d时刻，线圈中电动势最大B.电动势最大值为2.0×10

7、3VC.在a、c时刻，线圈中电动势最大D.电动势的最大值为3140V（2）一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动。线圈中的感应电动势e随时间t变化关系如图所示。下面说法中正确的是（）A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量的变化率的绝对值最大D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大分析解答：（1）由Φ~t，可知O、b、d时刻，Φ＝0，线圈平面与磁场平行，“切割”速度最大，ε＝εm，A正确。为t时Φ~t切线斜率表示电动势，在O、b

8、、d时，Φ＝0，但切线斜率最大，电动势最大。本题A正确（2）在题设条件下线圈中的感应电动势在t＝0时取最大值，线圈与磁场间方位关系如图所示，此时穿过线圈的磁通量为0，但磁通量变化最快，即磁通量的变化率最大，也就是说此时刻ab、cd边切割速度最大。经T/4，达到t1时刻，线圈按图示方向转过90°，此时穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为0，换