高中物理 第2章 交变电流与发电机 学案3 习题课交变电流的产生及描述同步备课学案 沪科版选修

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1、我带领班子成员及全体职工，积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习，同时认真学习业务知识，全面提高了自身素质，增强职工工作积极性，杜绝了纪律松散学案3　习题课：交变电流的产生及描述[目标定位]1.理解交变电流的产生过程，能够求解交变电流的瞬时值.2.理解交变电流图像的物理意义.3.知道交变电流“四值”的区别，会求解交变电流的有效值．一、对交变电流产生规律的理解求解感应电动势瞬时值时：(1)先要计算峰值Emax＝nBSω；(2)确定线圈转动从哪个位置开始，以便确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化；(3)确定线圈转动的角速度ω(以rad/s作单位)；(4)最后确定感应电动

2、势的瞬时值表达式．例1　图1甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图．其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n＝100匝，电阻r＝10Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R＝90Ω，与R并联的交流电压表为理想电表．在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化．求：经过专家组及技术指导员的共同努力，科技入户工作取得了很大的成绩，促进了小麦产量的大幅提升，农民种粮收益明显提高，得到了广大群众的一致赞许和社会各界的广泛好评。我带领班子成员及全体职工，积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习，同时认真学习业务知

3、识，全面提高了自身素质，增强职工工作积极性，杜绝了纪律松散图1(1)交流发电机产生的电动势最大值；(2)电动势的瞬时值表达式；(3)线圈转过s时电动势的瞬时值；(4)电路中交流电压表的示数．答案　(1)62.8V　(2)e＝62.8cos(10πt)V　(3)31.4V(4)40V解析　(1)交流发电机产生电动势的最大值Emax＝nBSω而Φmax＝BS，ω＝，所以Emax＝由Φ－t图线可知，Φmax＝2.0×10－2Wb，T＝0.2s所以Emax＝20πV＝62.8V.(2)线圈转动的角速度ω＝＝rad/s＝10πrad/s，由于从垂直中性面处开始计时，所以感应电动势瞬时值表达式为e

4、＝Emaxcosωt＝62.8cos(10πt)V(3)当线圈转过s时e＝20πcos(10π×)V＝10πV＝31.4V(4)电动势的有效值E＝＝10πVU＝E＝×10πV＝9πV≈40V二、交变电流图像的应用正弦交流电的图像是一条正弦曲线，从图像中可以得到以下信息：1．周期(T)和角速度(ω)：线圈转动的角速度ω＝.2．峰值(Em，Im)：图像上的最大值，可计算出有效值E＝，I＝.3．瞬时值：每个“点”表示某一时刻的瞬时值．4．可确定线圈位于中性面的时刻，也可确定线圈平行于磁感线的时刻．5．判断线圈中磁通量Φ及磁通量变化率的变化情况．例2　(多选)如图2所示，图线a经过专家组及技术

5、指导员的共同努力，科技入户工作取得了很大的成绩，促进了小麦产量的大幅提升，农民种粮收益明显提高，得到了广大群众的一致赞许和社会各界的广泛好评。我带领班子成员及全体职工，积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习，同时认真学习业务知识，全面提高了自身素质，增强职工工作积极性，杜绝了纪律松散是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图像如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是(　　)图2A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B．线圈先后两次转速之比为3∶2C．交流电a的瞬时值为e＝10sin(5πt)VD．交流电b的最大值

6、为V答案　BCD解析　由题图可知，t＝0时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磁通量最大，A错误；由题图可知Ta∶Tb＝2∶3，故na∶nb＝3∶2，B正确；由题图可知，C正确；因ωa∶ωb＝3∶2，交流电最大值Emax＝nBSω，故Emaxa∶Emaxb＝3∶2，Emaxb＝Emaxa＝V，D正确．三、交变电流有效值的计算　交变电流有效值的计算一般有以下两种情况：1．对于按正(余)弦规律变化的电流，可先根据Em＝nBSω求出其峰值，然后根据E＝求出其有效值．2．当电流按非正弦规律变化时，必须根据有效值的定义求解．计算时要注意三同：相同电阻、相同时间(一般要取一个周期)、产生相等热量．例3　有

7、两个完全相同的电热器，分别通以如图3甲和乙所示的峰值相等的方波交变电流和正弦交变电流．求这两个电热器的电功率之比．图3答案　2∶1经过专家组及技术指导员的共同努力，科技入户工作取得了很大的成绩，促进了小麦产量的大幅提升，农民种粮收益明显提高，得到了广大群众的一致赞许和社会各界的广泛好评。我带领班子成员及全体职工，积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习，同时认真学习业务知识，全面提高了自身素质，增强职工工作积极性，杜绝了纪律松散解析　交变电