习题课3交变电流的产生及描述.docx

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1、习题课3交变电流的产生及描述[学习目标]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.理解交变电流图象的物理意义．3.知道交变电流“四值”的区别，会求解交变电流的有效值．[合作探究·攻重难]交变电流的瞬时值及图象问题正弦交流电的图象是一条正弦曲线，从图象中可以得到以下信息：2π1．周期(T)和角速度(ω)：线圈转动的角速度ω＝T.m、Im：图象上的最大值．可计算出有效值＝Em、I＝Im2．峰值(E)E2.23．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．ΔΦ5．判断线圈中磁通量Φ及磁通量变化率t的变化情况．如图

2、1所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的感应电动势的图象，根据图象可知()图1A．此感应电动势的瞬时表达式为e＝200sin(0.02t)VB．此感应电动势的瞬时表达式为e＝200sin(100t)πVC．t＝0.01s时，穿过线圈的磁通量为零D．t＝0.02s时，穿过线圈的磁通量的变化率最大思路点拨：①由图可读出电动势的峰值及周期．②结合中性面的特点及磁通量变化率的意义．2πB[由T＝0.02s知ω＝T＝100πrad/s，故电动势瞬时表达式为e＝200sin(100t)Vπ，故A错，B对；t＝0.01s时，线圈处于中性面位置，磁通量最第1页大，C错；t＝0

3、.02s时，磁通量变化率最小，D错．][针对训练]1．(多选)图2甲为交流发电机的原理图，正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，电流表为理想交流电表，线圈中产生的交变电流随时间的变化如图2乙所示，则()【导学号：97752109】甲乙图2A．电流表的示数为10AB．线圈转动的角速度为50rad/sC．0.01s时线圈平面和磁场平行D．0.01s时线圈的磁通量变化率为0【答案】AD平均值及电荷量的计算发电机的转子是匝数为100匝、边长为20cm的正方形线圈，将它置于磁感应强度B＝0.05T的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴以ω＝100πrad/s的角速度转动，当线圈

4、平面与磁场方向垂直时开始计时．线圈和外电路的总电阻R＝10Ω.(1)写出交变电流的瞬时值表达式；π(2)线圈从计时开始，转过3过程中通过线圈某一横截面的电荷量为多少？思路点拨：①由Em＝ω求峰值，m＝EmI＝msinωt求电流峰值，再由NBSIRI求瞬时值．ΔΦ②由q＝nR求电荷量．【解析】(1)感应电动势的最大值为Em＝ω＝nBS100×0.05×0.2×0.2×100πV＝20πV，第2页EmIm＝R＝2πA，所以i＝Imsinωt＝2πsin(100t)Aπ．π－(2)线圈从计时开始，转过3过程中通过线圈某一横截面的电荷量q＝It＝nΔΦπ1R.从中性面开始计时，转过3，如图

5、所示．ΔΦ＝BS＝BS(1－sin30)°＝2BS，nBS100×0.05×0.2×0.2－2q＝2R＝20C＝1×10C．【答案】(1)i＝2πsin(100t)πA(2)1×10－2C－＝nΔΦ1感应电动势的平均值Et.－－－ΔΦ＝E2求电荷量要用感应电流的平均值：I，q＝I·Δ＝nR总.R总t[针对训练]2.如图3所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I＝________.线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q＝_______

6、_.图3【解析】感应电动势最大值Em＝ω，感应电动势的有效值＝Em，感BSE2E2BSω－－ΔΦΔΦBSE应电流的有效值I＝R＝2R，q＝It＝Rt＝Rtt＝R＝R.【答案】2BSωBS2RR交变电流“四值”的综合应用交变电流的四值，即峰值、有效值、瞬时值、平均值，在不同情况下的应用：(1)在研究电容器的耐压值时，只能用峰值．(2)在研究交变电流做功、电功率及产生的热量时，只能用有效值，交流电表显示的也是有效值．第3页(3)在研究交变电流通过导体横截面的电荷量时，只能用平均值．(4)在研究某一时刻线圈受到的安培力时，只能用瞬时值．一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线

7、圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如图4所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.图4(1)写出此时刻线圈中感应电流的方向；(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值为多大？(3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？(4)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R的电荷量是多少？(5)图中电流表和电压表的示数各是多少？思路点拨：①由Em＝NBSω求峰值．由e＝Emcosθ求瞬时值．ΔΦ②由q＝NR求电荷量．③电流表和电压表的示数都是有效