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1、 赢在状态，赢在细节。 选修3-2 第五章 交变电流 实中物理组 5.1 交变电流的产生和变化规律【学习目标】1会观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流和直流的概念。2会分析线圈转动1周中电动势和电流方向的变化，能对交变电流的产生有比较清楚的了解。3知道正弦式交流电压（或电流）的图象和表达式。【学习重难点】1重点：交变电流的变化规律 2难点：交变电流的产生原理【自主学习】一、交变电流1定义： 和 随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流说明： 随时间周期性变化是交变电流的最重要的特征如图中 均为交变电流，而 _就不是交变电流2正弦式电流（1）定义：随时间按 规律变化的电流叫做正弦式交
2、变电流，简称正弦式电流说明：在我国工农业生产及生活中使用的交变电流都是正弦式电流，但并非只有按正弦规律变化的电流才叫交变电流正弦式交变电流的图象是 曲线（2）正弦式电流产生：【思考与讨论】：图5.1-3中，矩形线圈转动过程中，哪些边会产生电动势？只有AB、CD边产生电动势，怎样由立体图画出平面图？（注意在平面图的基础上分析后续问题）在线圈由甲转到乙到丙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？在线圈由丙转到丁到甲的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中的电流最大？ 大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线。（设从E经电流表流向F的电流方向记为正
3、，反之为负。转动一周所用时间为T，在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。）（3）正弦式电流的表达式：令线圈abcd的边长LabLcdL1， LadLbcL2在转动过程中，ab、cd边切割磁感线产生感应电动势，其大小相同，且对线圈中电流而言，两电动势相当于 联用表示线圈转动中产生的感应电动势，则： v1 v 所以_ ；若线圈为N匝，则： 其中SL1L2,为线圈的面积，NBS为交变电动势的峰值Em，t为线圈和跟磁感线垂直的平面（即中性面）的夹角OOcdbaB（4）正弦式电流的规律：假定线圈从跟磁感线垂直的平面（也叫中性面）开始转动，则产生的交变电流的瞬时值表达式为iImsint
4、；电动势瞬时值的表达式为 ；电压瞬时值表达式为 u 针对训练1：如图所示的100匝矩形线框绕OO轴匀速转动，转速为120r/min。ab=cd=0.2m，ad=bc=0.1m，磁感应强度B1T，试求：（1）线圈中产生的感应电动势的最大值是多少？（2）感应电动势的瞬时表达式；二、中性面1定义：与磁感线 的平面叫做中性面2中性面特点：（1）穿过线圈的磁通量最 ；（2）磁通量的变化率最 ；（3）电动势及电流i均为 ；（4）线圈经此位置电流方向 改变（此空填“发生”或“不发生”）说明：除中性面之外，在交流电产生过程中还有一个特殊位置，那就是与磁感线平行的平面（或叫与中性面垂直的平面）该平面的特点：（1
5、）穿过线圈的磁通量最 （0）；（2）磁通量的变化率最 ；针对训练2：有人说：在图5.3-1中，线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，因而线圈中的感应电动势最大；线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，因而感应电动势为0。这种说法对不对？为什么？【当堂达标】1关于交变电流和直流电的说法中，正确的是（ ）A如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流 B直流电的大小可以变化，但方向一定不变C交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化2如图所示，表示交变电流的图象是（ ）3矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势-t图象如图所示，则在时刻
6、（ ）At1，t3线圈通过中性面 Bt2，t4线圈中磁通量最大Ct1，t3线圈中磁通量变化率最大 Dt2，t4线圈平面与中性面垂直4矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，穿过矩形线圈的磁通量-t图象如图所示，则在时刻（ ）At1，t3线圈通过中性面 Bt2，t4线圈中磁通量最大Ct1，t3线圈中磁通量变化率最大 Dt2，t4线圈平面与中性面垂直5.2 表征交变电流的物理量【学习目标】1掌握正弦交变电流的有效值和最大值之间的关系2理解交变电流的有效值的定义及意义3知道交变电流的周期、频率与线圈转动的角速度的关系4能解决有关计算有效值的问题【学习重难点】1、重点：有效值和最大值 2、难点：有关计算有效值
7、的问题【自主学习】温故知新：1正弦式电流的瞬时值表达式为_，峰值Em_2焦耳定律的表达式为_新课学习：一、最大值1定义：交变电流在一个周期内所能达到的 称为最大值或峰值，用符号Um、Im表示2最大值所处位置：当线圈平面与磁感线 时，交流电动势或电流处于最大值3大小：Em ， Im 说明：电容器上所标明的电压为电压的 值，超过该值，电容器可能被击穿二、有效值1定义：交流的有效值是根据电流的 来规定的，让交流和直流通过 的电阻，如果它们在 内产生的 相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的 电压有效值的符号用U表示，电流有效值符号用I表示，电动势有效值符号用E表示2正弦交变电流有效值和最大值之间关系
8、是：E U I 说明：（1）在交变电路中交流电流表、交流电压表的示数为交流的 值（2）用电器的额定电压、额定电流均指交流的有效值，即交流功率计算：PUI中的I、U为 值（3）用电器铭牌上标的值为 值（4）叙述中没有特别加以说明的交流的值为 值注意：正弦交变电流的有效值和最大值之间的关系仅适用于正弦交变电流或余弦式电流对非正余弦交变电流的有效值应按定义计算三、平均值定义：交流的平均值是交流图象中波形与横轴（t轴）所围成面积跟时间的比值，其数值可以用= 计算对正弦交变电流在一个周期内的平均值为 说明：在计算交流通过导体产生的热量和电动率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交流的 _值计算通过导体的电
9、荷量时，只能用交流的 值，在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流的 值来判断四、周期和频率定义：周期（T）是指交变电流完成一次 变化所需的时间，单位是秒周期越大，交变电流变化越 ，在一个周期内交变电流的方向变化 次频率（f）是交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号是Hz频率越大交变电流变化越 f说明：（1）我国用正弦交变电流的周期是 s，频率是 Hz，在每秒钟内电流方向变化 次（2）正弦式电流的周期和频率的决定因素是发电机转子转动的角速度T， f例1如图所示为一交变电流的电流随时间变化的图象，此交变电流的有效值为（）A5 AB5 AC3.5 A D3.5 A例2如图1724所示
10、，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R当线圈由图示位置转过90的过程中，求（1）通过电阻R的电量q；（2）电阻R上所产生的焦耳热Q【当堂达标】1下面所列各项指有效值的是（ ）A交流电压表的读数 B保险丝的熔断电流 C电容器的击穿电压 D220 V的交流电压2一个电热器接在10 V的直流电源上，在t s内产生的焦耳热为Q今将该电热器接在一交流电源上，它在2t s内产生的焦耳热为Q，则这一交流电源的交流电压的最大值和有效值分别是（ ）A最大值是10 V，有效值是10 V B最大值是10 V，有效值是5 VC最大值是5 V，有
11、效值是5 V D最大值是20 V，有效值是10 V3将正弦交流电经过整流器处理后，得到的电流波形刚好去掉了半周，如图所示，它的有效值是（）A2 AB A C A D1 A5.3 电感和电容对交变电流的影响【学习目标】1知道为什么电感对交变电流有阻碍作用2知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素有关3知道交变电流能通过电容，知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用4知道用容抗来表示电容对交变电流阻碍作用的大小，知道容抗与哪些因素有关【学习重难点】1、重点：电感和电容对交变电流的影响 2、难点：电感和电容对交变电流的影响【温故而知新】1自感系数跟线圈的_、_、_等因素有关系线圈
12、的横截面积越大，线圈越长，匝数越多，它的自感系数就越_另外，有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时_2电容器充电时，电流流向_，电容器所带电量_；放电时，电流从_流出，电容器所带电量_【新课学习】（预习可参照创新设计）一、感抗1定义： 对电流阻碍作用的大小，用感抗表示2感抗的成因：因为交变电流的 随时间周期性变化，这个变化的电流通过线圈时产生一个自感电动势，自感电动势总是阻碍 的变化，故线圈对交变电流有阻碍作用，这就是感抗3决定因素：感抗的实质就是由线圈的 现象引起的，线圈的自感系数L越 ，自感作用就越大，因而感抗也就越大；交流的频率f越 ，电流的变化率就越大，自感作用也越大，感抗也就越大进一步研究可得出线圈的感抗XL与它的自感系数L及交变电流的频率f间有如下的定量关系：_.注意：通常所讲的直流，常指恒定电流恒定电流流过电感线圈，电流没有变化，因而就不产生自感现象因此，电感线圈对恒定电流而言无所谓感抗二、低频扼流圈和高频扼流圈
