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1、课 前先学案第二节 交变电流的描述【自主学习】 一、 学习目标1. 会推导正弦交流电的表达式2. 会用函数表达式研究交变电流3. 会用图像表示交变电流二、 重点难点1. 会用函数表达式研究交变电流2. 会用图像表示交变电流。三、 自主学习(阅读课本P42-44页,金版学案P41-42考点一)1. 用函数表达式描述交变电流 (1)线圈绕着垂直于磁场的轴匀速转动时,产生感应电动势瞬时值:e (从中性面开始计时) 峰值:Em (2)线圈和电阻组成闭合电路,电路中的电流瞬时值:iIm sin t. (从中性面开始计时) 峰值:Im (3)闭合电路的路端电压 uUm sin t.2. 用图象描述交变电流
2、 (1)物理意义:描述交变电流( 、 、 )随 (或角度t)变化的规律(2)正弦式交变电流的图象 (3)几种不同类型的交变电流3 正弦式交变电流的 Em、(/t )m 与m的区别与联系:(1)区别:Em 为电动势的 值,Em Nm.m 为穿过线圈的 磁通量,即线圈平面转到中性面位置时的磁通量.m ,/t为磁通量的 ,在线圈转动一周的过程中,在线圈平面转到中性面位置时/t ;在线圈平面转到与磁感线平行时达 值(/t )m (2)联系:线圈在中性面时,= ,e= ,/t ;线圈平面与磁感线平行时,= ,e= ,/t ;由上可知的变化与e的变化是此消彼长的关系,一个变大则另一个 ,而e与/t的关系是
3、e=N/t,故两者的变化是 的四、 要点透析问题一 感应电动势e的变化规律1感应电动势e的推导若线圈平面从中性面开始转动,如图所示:则经时间t: ab边产生的感应电动势:eabBLab vsin sin t 2峰值的决定因素(1)由enBSsin t可知,电动势的峰值EmnBS.(2)交变电动势最大值,由线圈匝数n,磁感应强度B,转动角速度及线圈面积S决定,与线圈的形状无关,与转轴的位置无关,因此如图所示几种情况,若n、B、S、相同,则电动势的最大值相同 (3)电流的峰值可表示为Im.3.特别提醒(1)若线圈从中性面开始计时,eEm sin t.若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时,eEm
4、cos t,所用瞬时值表达式与开始计时的位置有关(2)物理学中,正弦交变电流与余弦交变电流都统称为正弦式交变电流,简称正弦式电流(3)交变电动势的峰值EmnBS,由线圈匝数n,磁感应强度B,转动角度及线圈面积S决定当线圈转到穿过线圈的磁通量为0的位置时,取得此值l 【课前自测】1 单匝矩形线圈边长分别为a和b,在匀强磁场B中绕对称轴以角速度匀速转动,且对称轴与磁力线垂直。设t=0时线圈平面与磁力线平行,则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为( )A2Babcost BBabcost C2Babsint DBabsint 2 交流发电机在工作时的电动势为eEmsin t,若将其电枢的转速提高1
5、倍,其他条件不变,则其电动势变为( )AEmsin B2Emsin CEmsin 2t D2Emsin 2t3 (双选)某正弦交流电的图像如图所示,则由图像可知( )0i/At/s0.010.0220-20A该交流电的频率为0.02HzB该交流电的周期为0.02sC该交流电的瞬时值表达式为i=20sin(0.02t) AD在t=T/4时刻,该交流的大小为20A课 堂检测案第二节交变电流的描述班级 姓名 学号 成绩 l 【课堂检测】1. 如下图所示,一矩形线圈 ab 边长为 L1,ad 边长为 L2,在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕 OO轴以角速度从图示位置开始匀速转动,则 t 时刻线圈中的感
6、应电动势为( )A0.5BL1L2sin t B0.5BL1L2cos t CBL1L2sin t DBL1L2cos t 2. (多选)一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生交流电压为,则( )A线圈转动的角速度是100rad/s B 当t=0时,线圈平面与中性面重合C线圈转动的周期是0.02s D 当时,电压为03. 以线圈通过中性面时为计时起点的交变电流的et和i-t图象如图所示。从交变电流的图象中,我们能获取哪些信息?l 【研讨结论】1 正弦式交变电流可以用公式和图示来描述公式: e = i = 图像:2交变电动势最大值的决定因素:由 , , 及 决定,与线圈的形状无关,与转轴的位置无关.表
7、达式: 第二节交变电流的描述课 堂训练案班级 姓名 学号 成绩 l 【当堂训练】1. 某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如下图所示,如果其他条件不变,仅使线圈的转速加倍,则交流电动势的最大值和周期变为( )A400 V、0.02 sB200 V、0.02 sC400 V、0.08 sD200 V、0.08 s2. (双选)线圈在磁场中匀速转动产生的交流电的瞬时电动势为e10sin 20t (V),则下列说法正确的是()At0时,线圈平面位于中性面Bt0时,穿过线圈的磁通量最大Ct0时,导线切割磁感线的有效速度最大Dt0.4 s时,e达到峰值10 V3. 一矩形线圈,面积为S,匝数为N,在
8、场强为B的匀强磁场中绕着轴OO 做匀速转动,角速度为,磁场方向与转轴垂直,当线圈转到中性面位置开始计时,求:(1)线圈中感应电动势的最大值?写出线圈中感应电动势随时间变化的表达式?(2)若线圈中的电阻为R,则线圈中的电流的最大值为多少?写出线圈中的电流 瞬时表达式。课 堂检测案第二节交变电流的描述【巩固拓展】课本作业P44讨论交流1、2;练习1、2、3、41. (双选)如下图所示,一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动沿着OO观察,线圈沿逆时针方向转动已知匀强磁场的磁感应强度为B,线圈匝数为n,边长为l,电阻为R,转动的角速度为,则当线圈转至图示位置时( )A线圈中
9、感应电流的方向为abcdaB线圈中的感应电流为C穿过线圈的磁通量为0D穿过线圈的磁通量的变化率为02. (双选)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图像如图示,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3. (双选)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示由图可知( )A该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin (25t) VB该交流电的频率为25 HzC周期是0.02sDt=0.02s时线圈通过中性面4. (双选)一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流的电动势e220sin 100t (V),那么( )A该交变电流的频率是100 Hz B当t0时,线圈平面恰好与中性面垂直C当t s时,e有最大值 D该交变电流电动势的最大值为220 V- 7 -