高中物理第五章交变电流教师用书含解析新人教版选修

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1、高中物理第五章交变电流教师用书新人教版选修3-21．两种电流(1)恒定电流电流的大小和方向都不随时间变化。(2)交变电流电流的大小和方向随时间做周期性变化，俗称交流电。(3)两种电流的图象恒定电流(如图甲所示)，交变电流(如图乙所示)直流电源和交流电源有何区别？解析：直流电源有正负极，交流电源没有正负极。2．交变电流的产生原理和变化规律(1)产生原理①条件：在匀强磁场中，矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动；②特殊位置特点a．中性面：线圈平面与磁感线垂直，线圈经过中性面时，感应电动势、感应电流为零，磁通量最大；b．与中性

2、面垂直时：线圈的感应电动势、感应电流最大，磁通量为零；③电流方向变化：线圈每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈每转动一周，经过中性面2次，感应电流的方向改变2次。(2)变化规律①函数表示：e＝Emsin_ωt(条件：从中性面开始计时，其中Em＝2nBlv＝nBωS)i＝Imsin_ωtu＝Umsin_ωt(其中Um＝ImR)②e、i、u随t变化图象如图所示。当线圈在磁场中转速加倍时，产生的交流电的峰值如何变化？解析：当转速加倍时，角速度加倍，则峰值加倍。考点一对交变电流的理解1．交变电流是指方向随时间变化的电

3、流，无论其大小是否变化，只要方向变化就是交变电流，方向不变化就是直流电，大小和方向都不变的为恒定电流。2．常见的几种交变电流交变电流的变化规律不同，常见的有以下几种情况：[典例1]　如图所示的各图线中不表示交变电流的是(　　)[思路探究]　(1)理解交变电流的特征是电流方向变化。(2)明确图象中电流方向是否变化。[解析]　A、C、D中电流的方向发生改变，故A、C、D中的图象表示交变电流，B中电流方向始终不变，故选B。[答案]　B【总结提能】交变电流和恒定电流的区分方法交变电流方向会发生改变，而恒定电流的大小和方向均不变。

4、1．[多选]如图所示的各图线中表示交变电流的是(　　)解析：选BCD　交变电流的方向随时间变化，B、C、D正确。考点二探究交变电流的变化规律1．推导正弦式交变电流瞬时值的表达式设单匝线圈从中性面起经时间t转过角度θ，则θ＝ωt。此时两边ab、cd速度方向与磁感线方向的夹角分别为ωt和180°－ωt，如图所示，它们产生的感应电动势同向相加，整个线圈中的感应电动势e＝BLabvsinωt＋BLcdvsin(180°－ωt)＝2BLabvsinωt又v＝ω·，代入上式得e＝BSωsinωt＝Emsinωt对纯电阻电路，设闭合电

5、路总电阻为R，由欧姆定律得闭合回路的电流瞬时值i＝＝sinωt＝Imsinωt此时加在电路上的路端电压的瞬时值u＝iR＝ImRsinωt＝Umsinωt2．n匝线圈感应电动势的瞬时表达式为e＝nBSωsinωt[典例2]　如图所示，正方形线圈abcd的边长是0.5m，共300匝，匀强磁场的磁感应强度为B＝T，当线圈以150r/min的转速匀速旋转时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)线圈转过s时电动势的瞬时值多大？[思路探究]→→[解析]　分别把Em、ω的数值推出，代入一般式

6、e＝Emsinωt就得出了瞬时值表达式。求瞬时值时，只需把t的时刻代入表达式就可以了。(1)e＝Emsinωt＝NBS·2πnsin2πnt＝375sin5πtV(2)当t＝s时，电动势的瞬时值e＝375sinV＝375V[答案]　(1)e＝375sin5πtV　(2)375V【总结提能】交变电流瞬时表达式问题的破解程序(1)观察线圈的转动轴是否与磁感线垂直。(2)从中性面开始计时，电动势按正弦规律变化；从线圈转到与磁感线平行时开始计时，电动势按余弦规律变化。(3)计算电动势最大值和角速度ω，写出电动势的瞬时表达式。2．

7、在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则(　　)A．t＝0.005s时线框的磁通量变化率为零B．t＝0.01s时线框平面与中性面重合C．线框产生的交变电动势的有效值为311VD．线框产生的交变电动势的频率为100Hz解析：选B　该交变电动势瞬时值的表达式为e＝311·sin100πtV。t＝0.005s时感应电动势最大，线框的磁通量变化率最大，A错误；t＝0.01s时感应电动势为零，穿过线框的磁通量最大，线框平面与中性面重合，B正确；感应电动势的最大值为3

8、11V，则有效值为V，C错误；由题图知该交变电动势的周期为0.02s，由频率与周期的关系可知，频率为50Hz，D错误。考点三交变电流的图象的理解及应用1．图象意义反映了交变电流的电流(电压)随时间变化的规律，如图所示。2．通过图象可了解到的信息最大值、周期、频率。3．特殊位置(时刻)物理量的特点　　　两个位置比较内容