粵教物理選修3221認(rèn)識(shí)交變電流學(xué)案

1、2.1 認(rèn)識(shí)交變電流、2.2 交變電流的描述 學(xué)案（粵教版選修3-2）1強(qiáng)弱和方向都不隨時(shí)間改變的電流叫做_電流，簡(jiǎn)稱_；強(qiáng)弱和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫做_電流，簡(jiǎn)稱交流2交變電流是由_發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的當(dāng)線圈在_磁場(chǎng)中繞_的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生交變電流線圈平面跟磁感線_時(shí)，線圈所處的這個(gè)位置叫做中性面，線圈平面每經(jīng)過一次中性面，線圈中感應(yīng)電流的方向就_3交流發(fā)電機(jī)的線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e的變化規(guī)律為_若把線圈和電阻R連成閉合電路，設(shè)總電阻為R，則電路中電流的瞬時(shí)值i_，電阻R上的電壓瞬時(shí)值u_.4家庭電路中的交變電流是_電流，它是一種最_、最_的交變電流5(雙選)下圖所示的4種電

2、流隨時(shí)間變化的圖中，屬于交變電流的有()6下列各圖中，哪些情況線圈中不能產(chǎn)生交流電()7矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說法中正確的是()A在中性面時(shí)，通過線圈的磁通量最大B在中性面時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大C穿過線圈的磁通量為零時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零D穿過線圈的磁通量為零時(shí)，磁通量的變化率也為零【概念規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一交變電流的產(chǎn)生1一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈通過中性面時(shí)()A線圈平面與磁感線方向平行B通過線圈的磁通量達(dá)到最大值C通過線圈的磁通量變化率達(dá)到最大值D線圈中的電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值2如圖1所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖，關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，正確的說法是()圖1A線圈每轉(zhuǎn)

3、動(dòng)一周，指針左右擺動(dòng)兩次B圖示位置為中性面，線圈中無感應(yīng)電流C圖示位置ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍bD線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，磁通量變化率為零知識(shí)點(diǎn)二用函數(shù)表達(dá)式描述交變電流3閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為240 r/min，若線圈平面轉(zhuǎn)至與磁場(chǎng)方向平行時(shí)的電動(dòng)勢(shì)為2 V，則從中性面開始計(jì)時(shí)，所產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為e_ V，電動(dòng)勢(shì)的峰值為_ V，從中性面起經(jīng) s，交流電動(dòng)勢(shì)的大小為_ V.4有一個(gè)10匝正方形線框，邊長(zhǎng)為20 cm，線框總電阻為1 ，線框繞OO軸以10 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2所示，垂直于線框平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T問：圖2(1)該線框產(chǎn)生

4、的交變電流電動(dòng)勢(shì)最大值、電流最大值分別是多少？(2)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60°時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值是多大？(3)寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式知識(shí)點(diǎn)三用圖象描述交變電流5處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向平行于紙面并與ab垂直。在t=0時(shí)刻，線圈平面與紙面重合(如圖2所示)，線圈的cd邊離開紙面向外運(yùn)動(dòng)。若規(guī)定由abcda方向的感應(yīng)電流為正，則能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線是 ()6矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化如圖4所示下面說法中正確的是()圖4At1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零B

5、t2時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大Ct3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大D每當(dāng)e變換方向時(shí)，通過線圈的磁通量絕對(duì)值都為最大【方法技巧練】瞬時(shí)值、平均值的計(jì)算方法7矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈共100匝，轉(zhuǎn)速為 r/min，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過線圈的磁通量的最大值為0.03 Wb，則線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少？當(dāng)線圈平面與中性面夾角為時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少？8如圖5所示，匝數(shù)為n，面積為S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為，求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖5參考答案課前預(yù)習(xí)練1恒定直流交變2交流勻強(qiáng)垂直于磁感線垂直

6、改變一次3eEmsin tsin tsin t4正弦式簡(jiǎn)單基本5CD恒定電流是強(qiáng)弱和方向都不隨時(shí)間改變，交變電流是強(qiáng)弱和方向都隨時(shí)間改變，正弦式交變電流是按正弦規(guī)律變化的交變電流，圖象中數(shù)值的正、負(fù)表示電流方向A選項(xiàng)中電流數(shù)值總為正，表示電流方向不變，是恒定電流B選項(xiàng)中圖象雖為正弦，但由于電流總是正值，表示電流方向不變，電流大小隨時(shí)間變化，也是恒定電流C、D選項(xiàng)中電流強(qiáng)度和方向都隨時(shí)間作周期性變化，是交變電流因此，是交變電流的只有C和D，是正弦式交變電流的只有D.6AA中線圈中的磁通量始終是零，故無感應(yīng)電流產(chǎn)生；B、C、D中都是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，故能產(chǎn)生交流電7A中性

7、面和磁場(chǎng)方向垂直，通過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零課堂探究練1B中性面是穿過線圈的磁通量最大的位置，也是磁通量變化率為零的位置，在該位置上穿過線圈的磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，無感應(yīng)電流點(diǎn)評(píng)磁通量大不代表磁通量的變化率大，線圈通過中性面時(shí)不切割磁感線，表明此時(shí)磁通量不變2C線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在電路中產(chǎn)生呈周期性變化的交變電流，線圈經(jīng)過中性面時(shí)電流改變方向，線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，有兩次通過中性面，電流方向改變兩次，指針左右擺動(dòng)一次，故A錯(cuò)；線圈處于圖示位置時(shí)，ab邊向右運(yùn)動(dòng)，由右手定則，ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍b，故C對(duì)；線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，ab、cd邊垂直切割磁感線，線圈產(chǎn)生的電

8、動(dòng)勢(shì)最大，也可以這樣認(rèn)為，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，磁通量為零，但磁通量的變化率最大，B、D錯(cuò)誤。點(diǎn)評(píng)(1)線圈平面垂直于磁感線時(shí)，線圈中的感應(yīng)電流為零，這一位置叫中性面線圈平面經(jīng)過中性面時(shí)，電流方向就發(fā)生改變線圈繞軸轉(zhuǎn)一周經(jīng)過中性面兩次，因此感應(yīng)電流方向改變兩次(2)線圈經(jīng)過中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為零(即各邊都不切割)，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零32sin 8t21解析當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)(S/B)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，即Em2 V，2n2× rad/s8 rad/s，則從中性面開始計(jì)時(shí)，瞬時(shí)值表達(dá)式：eEmsin t2sin 8t V，當(dāng)t s時(shí)，e2sin(8&

9、#215;) V1 V.點(diǎn)評(píng)當(dāng)閉合線圈繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且從中性面開始計(jì)時(shí)時(shí)產(chǎn)生正弦式交流電，電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式eEmsin t，Em為最大值即線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)的瞬時(shí)值，為轉(zhuǎn)動(dòng)角速度4(1)6.28 V6.28 A(2)5.44 V(3)e6.28sin 10t V解析(1)交變電流電動(dòng)勢(shì)的最大值為EmnBS10×0.5×0.22×10 V6.28 V，電流的最大值為ImEm/R A6.28 A.(2)線框轉(zhuǎn)過60°時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eEmsin 60°5.44 V.(3)由于線框轉(zhuǎn)動(dòng)是從中性面開始計(jì)時(shí)的，所以電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為eE

10、msin t6.28sin 10t V.點(diǎn)評(píng)(1)電動(dòng)勢(shì)最大值EmnBS(2)當(dāng)計(jì)時(shí)起點(diǎn)為中性面位置時(shí)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為eEmsin t當(dāng)計(jì)時(shí)起點(diǎn)為線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為eEmcos t.5C線圈在磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交流電對(duì)于圖示起始時(shí)刻，線圈的cd邊離開紙面向紙外運(yùn)動(dòng)，速度方向和磁場(chǎng)方向垂直，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值最大；用右手定則判斷出電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，與規(guī)定的正方向相同所以C對(duì)點(diǎn)評(píng)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交流電其中“線圈”無特殊要求，即矩形線圈、圓形線圈等其他形狀都可，“繞某一軸

11、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)”，只要求此軸垂直于磁場(chǎng)方向，沒有其他限制條件6Dt1、t3時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，線圈位于中性面位置，所以穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，A、C錯(cuò)誤；t2時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，線圈位于中性面的垂面位置，穿過線圈的磁通量為零，B錯(cuò)誤；由于線圈每過一次中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大，e變換方向，所以D正確點(diǎn)評(píng)當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大時(shí)，磁通量的變化率最大，磁通量卻最小71 V V解析由題意知：m0.03 Wb2n2×× rad/s rad/s.線圈轉(zhuǎn)至與磁感線平行時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故EmNBSNm100×0.03× V1 V瞬時(shí)值表達(dá)式eEmsin tsin V當(dāng)t時(shí)，esin V V.方法總結(jié)(1)要記住兩個(gè)特殊位置感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值，即中性面位置e0；線圈平面與磁感線平行的位置eEmnBS.(2)確定線圈從哪個(gè)位置開始計(jì)時(shí)的，從而確定電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式是正弦形式還是余弦形式8.nBS解析由楞次定律可判斷線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°時(shí)間內(nèi)，線圈中的平均感應(yīng)