高三物理复习学案：交变电流.doc

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1、交变电流【考点聚焦】交流发电机及其产生正弦交变电流的原理Ⅱ级要求正弦交流电的图像和三角函数表达式，最大值，有效值，周期与频率。Ⅱ级要求【知识扫描】（1）当线圈位于中性面时，磁通量φ__________(为最大)；磁通量的变化率____(为零)，即感应电动势e=_______(为零)。当线圈平面平行于磁场方向时，磁通量φ=_________(为零)；磁通量的变化率最大，最大值Em=_________。(NBS)（2）交流电的瞬时表达式与计时起点有关；若从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为(e=NBSsint)，若从线圈平面与磁场方向平行的位

2、置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为_______________。(e=NBScost)（3）有效值是依据电流的热效应，反映电流产生的平均效果。对正弦交变电流有效值和峰值满足：_______(（）。用电器铭牌上标的额定电压、额定电流、交流电表的读数以及涉及热量和热功率的都用有效值。3、电感和电容对交变电流的阻碍作用可概括为：电感是___________，电容是______________。(通直流、阻交流，通低频、阻高频；通交流、隔直流，通高频、阻低频)【好题精析】例1矩形线圈abcd的边长ab=cd=40cm,bc=da=30cm,共有20

3、0匝，以300r/min的转速在磁感强度为0.2T的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴OO′匀速转动,在t=0时刻处于图所示位置.此线圈产生的感应电动势最大值Em=Ｖ，有效值为E＝____Ｖ，再转过°出现第一次中性面。解析线圈在匀强磁场中匀速转动，形成交变电流，感应电动势的最大值利用结论公式,得出最大感应电动势为24V，有效值为V。对中性面特征的了解要全面，即处于中性面时磁通量最大，磁通量变化率为零。容易得出结论：还需转动90度第一次出现中心面图13-1-1点评注意对基本概念的理解例2内阻不计的交流发电机产生电动势E=10sin50πt(V)，接

4、有负载电阻R=10Ω,现把发电机的转速提高一倍，则A．负载两端电压的有效值将变为28.2VB．交流电的频率将变为100HzC．负载消耗的功率将变为20wD．负载消耗的功率将变为40w解析电动势最大值为10V，有效值为7.07V。当发电机的转速提高一倍,角速度增加一倍，频率也增加一倍。电动势最大值和有效值均增加一倍。表达式可以写为E=20sin100πt(V)，由此可以看出提高转速后频率变为50Hz。负载消耗的功率将变为20w。故答案选择C点评抓住角速度和各物理量的关系，计算热功率必须使用有效值例3用心爱心专心一个在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速

5、转动的线框，当线框转至中性面时开始计时。t1=1/60s，线框中感应电动势为50V，当t2=1/30s时，线框中感应电动势为50V，求：（1）感应电动势的最大值；（2）线框转动的角速度的大小；（3）线框中感应电动势的瞬时表达式。解析线框匀速转动时产生正弦交变电流，题目还给出了计时起点为中性面，因此正弦交变电流的瞬时值表达式为e=Emsin。利用瞬时值表达式来求解：将已知条件代入得到：50=Emsin①50=Emsin②将②式化成50=Emsin=Em2sincos③得cos=所以　=ω=10π（rad/s）④将④代入①得Em=100(V)瞬时表达

6、式为e=100sin10πt(V)点评联系正弦交变电流感应电动势的瞬时值、最大值的桥梁是感应电动势瞬时值表达式。例4匀强磁场的磁感应强度B，边长L的正方形线圈abcd共N匝,线圈电阻为r,线圈绕垂直于磁感线的轴OO’以如图所示的角速度ω匀速转动,外电路电阻为R.BbcadO’ωOR⑴在答卷图中标出此刻线圈感应电流的方向.(2)转动过程中感应电动势的最大值有多大?(3)线圈平面与磁感线成60°时的感应电动势多大?(4)设发电机由柴油机带动,其他能量损失不计,线圈转一周,柴油机要做多少功?(5)从图示位置开始,线圈转过600的过程中通过电阻R的电量是

7、多少？图13-1-2解析⑴电流方向：adcba⑵由Em=NBωS=NBωL2(3)转过60°时的瞬时感应电动势e=Emcos60°=NBωL2/2(4)电动势的有效值E=Em/电流的有效值I=E/(R+r),柴油机的功转化为电能,转一圈做功W=EIT=2πN2B2ω2L4T/[2(R+r)ω]=πωN2B2L4/(R+r)(5)I平均=E平均/(R+r)=∴电量Q=I平均△t=NBSSin60°/(R+r)=NBL2/[2(R+r)]用心爱心专心点评：计算热功率应当用电流的有效值，计算电路中的电量应当用电流的平均值。图13-1-3例5一小型发电机

8、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，线圈匝数n=100，穿过每匝线圈的磁通量φ随时间按正弦规律变化，如