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1、一 寸 光 阴 不 可 轻 - - 1 第第二二章章 交变交变电流电流导学案导学案 编稿：编稿：甘生存甘生存 2 2.1.1 交变电流交变电流 自主学自主学习案习案 1 叫做交流电； 叫 做正弦交流电。 2线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最 , 磁通量的变化率最 ，感应电动势最 线圈中的电流方向要发生改变; 线圈平行于中 性面时， 穿过线圈的磁通量最_,磁通量的变 化最_，感应电动势最 。 3交变电流的瞬时值：如线圈在中性面位置计 时时，瞬时电动势 e=_，瞬时电压 u= ，瞬 时电流 i= ；如线圈平行于磁场时计时， 则瞬时电动势 e= ;瞬时电压 u= ; 瞬时电流 i= 。 4交变电流
2、的有效值：它是根据电流的 正 弦交流电的有效值与最大值之间的关系是：E有 = ,U有= ,I= 探究案探究案 探究一、探究一、交变电流的产生交变电流的产生 1、 为什么矩形 线圈在匀强磁 场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？ 2、当 abcd 线圈在磁场中绕 OO轴转动时，哪 些边切割磁感线? 3、当 ab 边向右、cd 边向左运动时，线圈中感 应电流的方向？ 4、当 ab 边向左、cd 边向右运动时，线圈中感 应电流的方向如何? 5、线圈平面与磁感线平行时，ab 边与 cd 边线 速度方向都跟磁感线方向垂直， 即两边都垂直切 割磁感线，此时产生感应电动势有什么特点？ 6、线圈转到什么位置时，
3、产生的感应电动势最 小? 7、当线圈平面跟磁感线垂直时，ab 边和 cd 边 线速度方向都跟磁感线平行， 此时感应电动势为 多少？ 8、中性面： （1）中性面： （2） 线圈处于中性面位置时， 穿过线圈最大， 但 t = （3）线圈越过中性面，线圈中 I感方向要改变。 线圈转一周，感应电流方向改变 次。 探究二、探究二、交变电流的变化规律交变电流的变化规律 1 1、 设线圈平面从中性面开始转动， 角速度是。 经过时间 t，线圈转过的角度是t，ab 边的线 速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于t， 如右图所示。设 ab 边长为 L1，bc 边长 L2，磁感 应强度为 B， 这时 ab 边产生的
4、感应电动势多大? 2 2、此时整个线框中感应电动势多大? 3 3、若线圈有N匝呢？ 4、电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系 可以用正弦曲线来表示，如下图所示： 5、几种常见的交变电波形 训练案训练案 题型一：题型一：交变电流的概念 1下列各图中，表示交变电流的是( ) 2矩形线框绕垂直于匀强磁场且沿线框平面的 轴匀速转动时产生了交变电流， 下列说法正确的 是( ) A当线框位于中性面时，线框中感应电动势最 大 B当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应 电动势也为零 C每当线框经过中性面时，感应电动势或感应 电流方向就改变一次 D线框经过中性面时，各边不切割磁感线 3 下图中哪些情况线圈中产
5、生了交流电( ) 题型二：题型二：交变电流的规律交变电流的规律 4.如图所示，一矩形线圈abcd，已知ab边长为 l1，bc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时刻线圈中的感应电动势为( ) A0.5Bl1l2sin t B0.5Bl1l2cos t CBl1l2sin t DBl1l2cos t 5.如图所示， 一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂 直于磁场方向的转轴匀速转动， 转动过程中线框 中 产 生 的 感 应 电 动 势 的 瞬 时 值 为e 0.5sin(20t) V，由该表达式可推知以下哪些物 理量( ) 一 寸 光 阴 不 可 轻
6、 - - 2 A匀强磁场的磁感应强度 B线框的面积 C穿过线框的磁通量的最大值 D线框转动的角速度 6.如图所示为演示交变电流产生的装置图， 关于 这个实验，正确的说法是( ) A线圈每转动一周，指针左右摆动两次 B图示位置为中性面，线圈中无感应电流 C图示位置ab边的感应电流方向为ab D线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率 为零 题型题型三三：交变电流的图象交变电流的图象 7.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的 角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与 ab垂直 在t0 时刻， 线圈平面与纸面重合(如 图所示)， 线圈的cd边离开纸面向外运动 若规 定由abcda方向的感应电流
7、为正， 则能 反映线圈中感应电流i随时间t变化的图线是 ( ) 8如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴 或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动， 能产生正弦交变电动势eBSsin t的图是 ( ) 9.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动， 所产生的交 变电流的波形如图所示，下列说法中正确的是 ( ) At1时刻穿过线圈的磁通量达到峰值 B在t2时刻穿过线圈的磁通量达到峰值 C在t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰 值 D在t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰 值 2 2.2.2 描述交变电流描述交变电流的物理量的物理量 【学习目标】【学习目标】 1、知道交变电流的周期和频率，以及它们与转 子角
8、速度的关系。 2、知道交变电流和电压的最大值、瞬时值、有 效值等及其关系。 3、知道我国供电线路交变电流的周期和频率。 【重点、难点】【重点、难点】 1、周期、频率的概念，有效值的概念和计算 2、有效值的概念和计算 自主学自主学习习案案 1.交变电流的周期和频率 (1)周期 T： 交变电流完成_所需要的时 间.用_表示,单位_. (2)频率：1 秒内完成_的次数.用 f 表 示,单位：_. (3)周期和频率的关系： _或_. (4)物理意义：表征交变电流变化的快慢. (5)线圈转动角速度与频率 f 的关系： _. 2.交变电流的峰值 (1)交变电流在一个周期内所能达到的最大值叫 做交变电流的峰
9、值.以此可以表示交变电流的强 弱或电压的高低. (2)意义：磁场中旋转线圈与中性面垂直时交变 电流的瞬时值.对单匝线圈而言,其电压的峰值 可表示为 Em=_或 Em=_. 电 流 的 峰 值 可 表 示 为Im=_ 或 Im=_. 3.交变电流的有效值 (1)根据电流的_来规定.让交变电流和 直流通过相同阻值的电阻,如果它们在相等的时 间内产生的_相等,就把这一直流电的 数值叫做这一交变电流的有效值. (2)有效值和峰值的关系 E=_,U=_, I=_. ， 这 一 关 系 只 适 用 于 _电流. (3)在没有特别说明时,通常所说的交变电压、 电 压、电动势都是指有效值,交流电表测量的值也
10、一 寸 光 阴 不 可 轻 - - 3 是有效值,交流用电设备铭牌标出的电压、电流 值也是指有效值. 探究案探究案 探究一、探究一、周期和频率周期和频率 1.什么是周期，频率？它们之间有什么关系？ 2. 与周期 T、频率 f 之间的关系是什么？ 3、如图所示，这个交流电的周期是多少？频率 是多少？ 探究二探究二、峰值和有效值峰值和有效值 （一） 、峰值 交变电流的峰值 Im 或 Um 表示什么？ （二） 、有效值 1.如图所示， 通过一个 R=1 的电阻 i 随时间变 化的曲线。这个电流不是恒定电流。 2.怎样计算通电 1s 内电阻 R 中产生的热量？ 3.如果有一个大小、 方向都不变的恒定电
11、流通过 这个电阻 R，也能在 1s 内产生同样的热，这个 电流是多大？ 4. 什么是交流电的有效值？ 5. 理论计算表明，正弦交变电流的有效值 I、U 与峰值 I m、Um之间有什么关系？ 探究三、交流电的相位探究三、交流电的相位（了解）（了解） 1、什么是相位？ 2、什么是相位差 训练案训练案 题型一：题型一：交变电流的周期和频率 1某交变电流的方向在 1 s 内改变 100 次，则 其周期T和频率f分别为( ) AT0.01 s BT0.02 s Cf100 Hz Df50 Hz 2.某交变电压随时间的变化规律如图所示， 则此 交变电流的频率为_Hz.线圈转动的角速 度是_rad/s.若将
12、此电压加在 10 F 的 电 容 器 上 ， 则 电 容 器 的 耐 压 值 不 应 小 于 _V. 3我国照明电压的瞬时值表达式为e220 2 sin(100t) V，它的周期是_，频率是 _，在 1 s 内电流的方向改变_ 次，电压最大值为_ 题型题型二二：交流电的有效值和最大值交流电的有效值和最大值 4关于交流电的有效值U和最大值Um，下列说 法中正确的是( ) A任何形式的交流电都具有U Um 2的关系 B只有正弦交流电才具有U Um 2的关系 C照明电压 220 V，动力电压 380 V 指的都是 最大值 D交流电压表和交流电流表测的都是最大值 5已知负载上的交变电流u311sin(
13、314t) V， i14.1sin(314t) A，根据这两式判断，下述结 论中正确的是( ) A电压的有效值为 311 V B负 载电阻的大小为 22 C交变电流的频率是 55 Hz D交变电 流的周期是 0.01 s 6在电路的MN间加一如图所示的正弦交流电， 负载电阻为 100 ，若不考虑电表内阻对电路 的影响， 则交流电压表和交流电流表的读数分别 为( ) A220 V,2.20 A B311 V,2.20 A C220 V,3.11 A D311 V,3.11 A 7一台小型发电机产生的电动势随时间变化的 正弦规律图象如图甲所示 已知发电机线圈内阻 为 5.0 ，现外接一只电阻为 9
14、5.0 的灯泡， 如图 5-2-14 乙所示，则( ) A电压表V 的示数为 220 V B电路中的电流方向每秒钟改变 50 次 C灯泡实际消耗的功率为 484 W D发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J 8.在图所示电路中，A是熔断电流I02 A 的保 险丝，R是可变电阻，S是交流电源交流电源 的内电阻不计， 其电动势随时间变化的规律是e 220 2sin(314t) V为了不使保险丝熔断， 可变电阻的阻值应该大于( ) A110 2 B110 C220 D220 2 一 寸 光 阴 不 可 轻 - - 4 2 2. .3 3 电感和电容对交变电流的影响电感和电容对交变电流的影响 【学习目标】【学习目标】 1、理解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，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；
