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1、1tt2t4Em0t1t3e5.15.1 交变电流交变电流 学学 案案学习目标 1、理解交变电流的产生原理及变化规律； 2、理解描述交变电流几个物理量以及它们之间的关系； 3、理解电感、电容器对交变电流有阻碍作用的原因？ 自主学习一、交变电流的产生 1、什么是中性面？ 2、当线圈处于中性面时，穿过线圈的磁通量 ，感应电流为 ，而当线圈 垂直于中性面时，穿过线圈的磁通量为 ，感应电流 。 3、线圈每转动一周，电流方向改变 次，电流方向改变时，线圈处于什么位置？我 国日常生活中使用的交变电流一秒中电流方向改变 次。 二、交变电流的描述 1、写出正弦式交变电流电动势的最大值、瞬时值、有效值以及平均值
2、表达式？ 2、对于正弦式交变电流其有效值与最大值得关系是： ，是不是对一切交变电 流都是如此？3、在我们经常遇到的问题中，那些地方应用有效值？那些地方应用最大值？那些地方应用 平均值？三、电感、电容 1、试分析电感电容器对交变电流有阻碍作用的原因？感抗与容抗与那些因素有关？有什么 关系？2、扼流圈分为低频扼流圈和高频扼流圈：那低频扼流圈的作用是： ，高 频扼流圈的作用是： 。典型例题例 1：一矩形线圈，绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动 势 e 随时间 t 的变化如图所示，下列说法中正确的是（ ） A、t1时刻通过线圈的磁通量为零； B、t2时刻通过线圈的磁通量的绝对
3、值最大； C、t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大； D、每当 e 改变方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大2abcdOORBt/Si/A020.2 -20.40.6aE1E212ABCbcSt4 200.01 -3 20.020.030.04i/A例 2、如图表示一交变电流的电流随时间而变化的图象， 此交变电流的有效值（ ） A、5 2 A B、5A C、3.5 2 A D、3.5A例 3：如图，矩形线圈面积为 s，匝数为 N，线圈电阻为 r，在磁感强度为 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。求： 、写出线圈在转动中产生的电动势的最大值表达式； 、如果
4、线圈从图示位置开始计时，写出电动势的瞬时表达式； 、当线圈由图示位置转过 900的过程中，电阻 R 上所产生的热量；、当线圈由图示位置转过 900的过程中，通过电阻 R 的电荷量。针对训练1、交流发电机在工作时电动势为 e= Emsint ，若将发电机的转速提高一倍，同时将电 枢所围面积减少一半，其它条件不变，则电动势为（ ） A、e= Emsin（t/2） B、e= 2Emsin（t/2） C、e= Emsin2t D、e= Em/2sin2t2、一电热器接在 10v 的电源上，产生的热功率为 P,把它改接到另一正弦交变电路中，要 使产生的热功率为原来的一半，如果忽略电阻值随温度的变化，则该
5、交变电流的电压的最 大值为等于（ ） A、5v B、14v C、7.1v D、10v3、如图是一个正弦交变电流的 it 图象，根据这一图象，该交流电的瞬时值表达式为A,它的有效值为 A。3t/s0.10.2 0.310-1000.4i/AabcdOORBV4、如图所示，A、B、C 为三个相同的灯泡，a、b、c 为与之串联的三个元件，E1为直流电 源，E2为交流电源。当开关 S 接“1”时，A、B 两灯均正常发光，C 灯不亮。S 接“2”时， A 灯仍正常发光，B 灯变暗，C 灯正常发光。由此可知，a 元件应是 b 元件应是 c 元件应是 。5、一个面积为 S 的矩形线圈在匀强磁场中以某一边为轴
6、做匀速转动，磁场方向与轴垂直， 线圈中感应电动势 e 与时间 t 的关系如图所示，则磁感应强度 B= ，在 t=T/12 时 刻，线圈平面与磁感线的夹角等于 。6、如图所示，表示一交流电的电流随时间的变化图象， 其中电流正值为正弦曲线的正半周，则该交流电的 有效值为多少？7、如图所示，一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈匝数 N=100，线圈电阻 r=3，ab=cd=0.5m，bc=ad=0.4m，磁感应强度 B=0.5T， 电阻 R=311，当线圈以 n=300r/min 的转速匀速转动时，求： 感应电动势的最大值； t=0 时刻，线圈在图示位置，写出此交变电流电动势的瞬时值表达式；
7、此电压表的示数是多少？能力训练1、如图甲中所示，一矩形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈所 围面积的磁通量 随时间 t 变化的规律如图乙所示，下列论述正确的是（ ） A、t1时刻线圈中感应电动势最大；B、t2时刻导线 ad 的速度方向跟磁 感线垂直； C、t3时刻线圈平面与中性面重合；D、t4 、t5时刻线圈中感应电流方向相同2、已知交变电流 i=Imsint,线圈从中性面开始转动，转动了多长时间，其瞬时值等于有 效值（ ） A、 2 / B、/ 2 C、/ 4 D、/ 24UVAL3、如图， 形金属导轨水平放置，导轨上跨接一 金属棒 ab，与导轨构成闭合电路，并能在
8、导轨上自由滑动，在导轨左侧与 ab 平行放置的 导线 cd 中。通有如图所示的交变电流。规定电流方向自 c 向 d 为正，则 ab 棒受到向左的 安培力的时间是（ ） A、0t1 B、t1t2 C、t2t3 D、t3t44、在如图所示电路图中，L 为电感线圈，R 为灯泡，电流表内阻为零， 电压表内阻无穷大，交流电源的电压 u=220 2 sin100t V，若保持 电压的有效值不变，只将电源频率改为 100Hz，下列说法正确的是（ ） A、电流表示数增大 B、电压表示数增大 C、灯泡变暗 D、灯泡变亮5、如图所示，接在交流电源上的电灯泡正常发光，以下说法正 确的是（ ） A、把电介质插入电容器
9、，灯泡变亮； B、增大电容器两板间的距离，灯泡变亮； C、减少电容器两板间的正对面积，灯泡变暗； D、使交变电流频率减小，灯泡变暗6、如图所示，有一闭合的正方形线圈，匝数 N=100，边长为 10cm，线 圈总电阻为 10，线圈绕 OO轴在 B=0.5T 的匀强磁场中转动，每分 钟转 1500 转，则线圈平面从图示位置转过 30 度时，感应电动势的值 是 V。7、一交流电压的瞬时值表达式为 U=15 sin100t ，将该交流电压加在一电阻上，产生的 电功率为 25W，那么这个电阻的阻值 。8、有一交流电压的变化规律为 U=311 sin314t，若将辉光电压是 220V 的氖管接上此交流 电
10、压，则在 1s 内氖管发光的时间为多少？9、一小型发电机内的矩形线圈在匀速磁场中以恒定的角速度 绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数 n=100，穿过 每 匝的磁通量 随时间按正弦规律变化，如图所示，发电机内 阻 r=5.0，外电路电阻 R=95。已知感应电动势的最大值 Em=nm。其中 m为穿过每匝线圈磁通量的最大值。 求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的读数？5abcdOORBV10、如图所示，边长为 a=10cm 的正方形线圈绕垂直于磁感线的 OO轴以 n=10r/s 的转速匀速转动，磁场的磁感应强度 B=0.1T， 线圈的匝数 N=100 匝，电阻 r=1。线圈两端分别接在两个
11、固定 于 OO轴上且彼此绝缘的金属滑环上，外电路接有 R=9 的电阻 ，并接有一只理想交流电压表。求： 、电压表的读数； 、若从线圈通过中性面开始计时，转过 900过程中，通过电阻 R 的 电荷量； 、在 1min 内，作用在线圈上的外力所做的功是多少？11将阻值为 5 的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图 所示。下列说法正确的是 ( ) A电路中交变电流的频率为 0.25 HzB通过电阻的电流为A2C电阻消耗的电功率为 2.5 W D用交流电压表测得电阻两端的电压是 5 V12如图甲所示电路，电阻R的阻值为 50，在ab 间加上图乙所示的正弦交流电，则下 面说法中错
12、误的是（ ） A交流电压的有效值为 100V B电流表示数为 2A C产生该交流电的线圈在磁场中转动的 角速度为 3.14rad/s D如果产生该交流电的线圈转速提高一 倍，则电流表的示数也增大一倍13一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)V B该交流电的频率为 25 Hz C该交流电的电压的有效值为 D若将该交流电压加在阻值R100 的电阻两端,则电阻消 耗的功率时 50 W614A如图 a 所示，AB两端接直流稳压电源，UAB100V，R040，滑动变阻器总电阻 R20，当滑动片处于变阻器中点时，C、D两端电压U
13、CD为 V,通过电阻R0的电 流为_ A。14B如图 b 所示，自耦变压器输入端A、B接交流稳压电源，其电压有效值 UAB100V，R040，当滑动片处于线圈中点位置时，C、D两端电压的有效值UCD为 V，通过电阻R0的电流有效值为_A。15电阻R1、R2与交流电源按照图 1 方式连接，R1=10，R2 =20。合上开关S后，通过 电阻R1的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图 2 所示。则 ( ) A通过R1的电流有效值是 1.2A BR1两端的电压有效值是 6VC通过R2的电流最大值是 1.2A 2DR2两端的电压最大值是 6V216图 a 为某型号电热毯的电路图，将电热丝接在u156si
14、n120t V的电源上，电热毯 被加热到一定温度后，由于P的作用使输入的正弦交流电仅有半个周期能够通过，即电压 变为图 b 所示波形，从而进入保温状态，则此时交流电压表的读数是 ( ) A156V B110V C78 V D55 V17两个相同的灯L1 和L2 ，接到如图所示的电路中，灯L1 与电容器串联，灯L2 与电感 线圈串联，当a、b处接电压最大值Um、频率f为的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮7度相同。更换一个新的正弦交流电源后，灯L1 的亮度高于灯L2 的亮度，新电源的电压最 大值和频率可能是 （ ） A最大值仍为Um ，而频率大于f B最大值仍为Um ，而频率小于f C最大值大于Um ，而频率仍为f D最大值小于Um ，而频率仍为f18、如图 2 所示电路中，如果交流电的电压不变而频率降低，则三盏电灯的亮度变化情况 是（ ） A、三盏电灯的亮度都不变； B、L1 的亮度变亮，L2 的亮度变暗，L3 的亮度不变； C、L2 的亮度变亮，L1 的亮度变暗，L3 的亮度不变； D、L1 的亮度变亮，L3 的亮度变暗，L2 的亮度不变。 19“二分频”音箱内有高频、低频两个扬声器。音箱要将扩音机送来的含有不同频率的 混合音频电流按高、低两个频段分离出来，送往相应的扬声器。图为音
