《高中物理 第2章 交變電流與發(fā)電機(jī) 微型專題4 交變電流的產(chǎn)生及描述課件 滬科選修32》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高中物理 第2章 交變電流與發(fā)電機(jī) 微型專題4 交變電流的產(chǎn)生及描述課件 滬科選修32(33頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、微型專題4交變電流的產(chǎn)生及描述第2章交變電流與發(fā)電機(jī)目標(biāo)定位1.理解交變電流的產(chǎn)生過程,能夠求解交變電流的瞬時值.2.理解交變電流圖像的物理意義.3.知道交變電流“四值”的區(qū)別,會求解交變電流的有效值.內(nèi)容索引知識探究新知探究 點(diǎn)點(diǎn)落實(shí)達(dá)標(biāo)檢測當(dāng)堂檢測 鞏固反饋知識探究求解感應(yīng)電動勢瞬時值時:(1)先要計算峰值EmaxnBS;(2)確定線圈轉(zhuǎn)動從哪個位置開始,以便確定瞬時值表達(dá)式是按正弦規(guī)律變化還是按余弦規(guī)律變化;(3)確定線圈轉(zhuǎn)動的角速度(以rad/s作單位);(4)最后確定感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式.一、對交變電流產(chǎn)生規(guī)律的理解例例1圖1甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖.其矩形線圈在勻強(qiáng)
2、磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動,線圈的匝數(shù)n100匝,電阻r10 ,線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接,電阻R90 ,與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表.在t0時刻,線圈平面與磁場方向平行,穿過每匝線圈的磁通量隨時間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化.求:圖1(1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢最大值;答案解析解析解析交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動勢的最大值EmaxnBS答案答案62.8 V由t圖線可知,max2.0102 Wb,T0.2 s所以Emax20 V62.8 V.(2)電動勢的瞬時值表達(dá)式;答案解析答案答案e62.8cos (10t) V由于從垂直中性面處開始計時,所以感應(yīng)電動勢瞬時值表達(dá)式為eEmaxco
3、s t62.8cos (10t) V答案解析答案答案31.4 V答案解析答案答案40 V(4)電路中交流電壓表的示數(shù).二、交變電流圖像的應(yīng)用3.瞬時值:每個“點(diǎn)”表示某一時刻的瞬時值.4.可確定線圈位于中性面的時刻,也可確定線圈平行于磁感線的時刻.例例2(多選)如圖2所示,圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像,當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖線b所示,以下關(guān)于這兩個正弦交流電的說法正確的是圖2A.在圖中t0時刻穿過線圈的磁通量均為零B.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32C.交流電a的瞬時值表達(dá)式為e10sin (5t) VD.交流電b的最大值為 V答案解析解析解析由
4、題圖可知,t0時刻線圈均在中性面,穿過線圈的磁通量最大,A錯誤;由題圖可知TaTb23,故nanb32,B正確;由題圖可知,C正確;交變電流有效值的計算一般有以下兩種情況:1.對于按正(余)弦規(guī)律變化的電流,可先根據(jù)EmnBS求出其最大值,然后根據(jù)E 求出其有效值.2.當(dāng)電流按非正弦規(guī)律變化時,必須根據(jù)有效值的定義求解.計算時要注意三同:相同電阻、相同時間(一般要取一個周期)、產(chǎn)生相等熱量.三、交變電流有效值的計算例例3如圖3所示是一交變電流的it圖像,則該交流電電流的有效值為圖3答案解析解析解析設(shè)交流電電流的有效值為I,周期為T,電阻為R.交變電流的“四值”,即最大值、有效值、瞬時值、平均值
5、,在不同情況下的使用:(1)在研究電容器的耐壓值時,只能用最大值.(2)在研究交變電流做功、電功率及產(chǎn)生的熱量時,只能用有效值,交流電表顯示的也是有效值.(3)在研究交變電流通過導(dǎo)體橫截面的電荷量時,只能用平均值.(4)在研究某一時刻線圈受到的安培力時,只能用瞬時值.四、交變電流“四值”的應(yīng)用比較1.交變電流的平均值是針對某一過程的物理量,在不同的時間內(nèi)平均值一般不相同.2.平均電動勢不等于初、末兩時刻瞬時值的平均值,必須用法拉第電磁感應(yīng)定律計算,即特別提醒特別提醒例例4一個電阻為r、邊長為L的正方形線圈abcd共N匝,線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸OO以如圖4所示的角速度
6、勻速轉(zhuǎn)動,外電路電阻為R.(1)寫出此刻線圈感應(yīng)電流的方向.圖4答案解析答案答案見解析解析解析由右手定則可判定電流的方向沿adcba.(2)線圈轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值為多大?答案解析答案答案見解析解析解析EmaxNBSNBL2.(3)設(shè)發(fā)電機(jī)由柴油機(jī)帶動,其他能量損失不計,線圈轉(zhuǎn)一周柴油機(jī)做多少功?答案解析答案答案見解析(4)從圖示位置開始,線圈轉(zhuǎn)過60的過程中通過R的電荷量是多少?答案解析答案答案見解析解析解析通過R的電荷量(5)圖中理想電流表和理想電壓表的示數(shù)各是多少?答案解析答案答案見解析解析解析理想電流表示數(shù)達(dá)標(biāo)檢測1.(交變電流圖像的應(yīng)用交變電流圖像的應(yīng)用)如圖5甲所示,標(biāo)有“
7、220 V40 W”的燈泡和標(biāo)有“20 F300 V”的電容器并聯(lián)到交流電源上, 為交流電壓表,交流電源的輸出電壓如圖乙所示,閉合開關(guān).下列判斷正確的是1234圖5答案解析解析解析 的示數(shù)應(yīng)是電壓的有效值220 V,故A、D錯誤;電壓的有效值恰好等于燈泡的額定電壓,燈泡正常發(fā)光,B正確;12342.(交變電流有效值的應(yīng)用交變電流有效值的應(yīng)用)如圖6所示,圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時間的變化關(guān)系.若使這兩種電流分別通過兩個完全相同的電阻,則經(jīng)過1 min的時間,兩電阻消耗的電功之比W甲W乙為答案解析1234圖612343.(有效值的計算和應(yīng)用有效值的計算和應(yīng)用)(多選)如圖7
8、甲所示為電熱毯電路示意圖,交流電壓u311sin 100t(V),當(dāng)開關(guān)S接通時,電熱絲的電功率為P0;當(dāng)開關(guān)S斷開時,加在電熱絲上的電壓如圖乙所示,則1234A.開關(guān)接通時,交流電壓表的讀數(shù)為220 VB.開關(guān)接通時,交流電壓表的讀數(shù)為311 VC.開關(guān)斷開時,交流電壓表的讀數(shù)為311 V,電熱絲功率為D.開關(guān)斷開時,交流電壓表的讀數(shù)為156 V,電熱絲功率為答案解析圖712344.(交流電交流電“四值四值”的比較的比較)如圖8所示,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T,邊長L10 cm的正方形線圈abcd共100匝,線圈電阻r1 ,線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動,角速度2 rad/s,外電路電阻R4 ,求:(保留三位有效數(shù)字)(1)轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值.解析圖8答案1234答案答案3.14 V解析解析感應(yīng)電動勢的最大值EmnBS1000.50.122 V3.14 V.(2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過60角時的瞬時感應(yīng)電動勢.解析答案1234答案答案1.57 V解析解析轉(zhuǎn)過60時的瞬時感應(yīng)電動勢eEmcos 603.140.5 V1.57 V.(3)交流電壓表的示數(shù).解析答案1234答案答案1.78 V解析解析電壓表示數(shù)為外電壓的有效值解析答案1234答案答案0.086 6 C