交變電流、描述交變電流的物理量、電感電容對(duì)交變電流的影響..

1、中小學(xué)一對(duì)一輔導(dǎo)專家1學(xué)大教育更懂學(xué)生學(xué)大教育學(xué)科教師輔導(dǎo)教案組長審核:學(xué)員編號(hào)輔導(dǎo)科目物理課時(shí)數(shù)2 2 課時(shí)學(xué)員姓名年 級(jí)高三學(xué)科老師授課主題交變電流、描述交變電流的物理量、電感電容對(duì)交變電流的影響教學(xué)目的1.1.熟悉交變電流的圖像2.2.理解描述交變電流的物理量3.3.知道用感抗、容抗來表示電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小，知道感抗、容抗與哪些因素有關(guān).教學(xué)重點(diǎn)正確理解交變電流，并可以遷移應(yīng)用授課日期及時(shí)段20162016 年 1 1 月 5 5 日17:00-19:0017:00-19:00（第次課）教學(xué)內(nèi)容三、知識(shí)點(diǎn)講解交流電1.定義：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流，叫做交變電流。其

2、中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式電流，正弦式電流產(chǎn)生于在勻強(qiáng)電場中，繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線 圈里，線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變兩次。2 產(chǎn)生:學(xué)穴教肓回顧中小學(xué)一對(duì)一輔導(dǎo)專家2學(xué)大教育更懂學(xué)生學(xué)穴教肓xueda.corn交變電流產(chǎn)生示意圖:ABCD 是線圈（切割磁感線）K、L 圓環(huán) 使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保持與外電路的連接E、F 電刷3. 中性面：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到與線圈平面垂直的磁感線位置時(shí)，各邊都不切割磁感線，線圈中沒有感 應(yīng)電流，這個(gè)特定位置叫中性面。甲圖 f 乙圖：沿圖方向旋轉(zhuǎn)，磁通量由最大變小，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流方向 _乙圖丙圖：沿圖方向旋轉(zhuǎn)，磁通量由 0 變大，根據(jù)楞次定律，

3、感應(yīng)電流方向 _丙圖 f 丁圖：沿圖方向旋轉(zhuǎn)，磁通量由 0 變大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流方向 _結(jié)論：線圈每次經(jīng)過中性面時(shí)，電流改變一次方向。4. 交變電流變化規(guī)律（1）一矩形線圈 abedabed 放置在勻 強(qiáng)磁場 中，并繞過 abab、cdcd 中點(diǎn)的軸 0000 以角速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。（如 圖 b b）為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，轉(zhuǎn)過時(shí)間 t t 后，計(jì)算產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) e e 的公式。當(dāng)從圖位置開始計(jì)時(shí)：卩i內(nèi)www.hen gqian. com中小學(xué)一對(duì)一輔導(dǎo)專家3學(xué)大教育更懂學(xué)生貝 U：e=mcost，i=ImcoswtCD t 是線框在時(shí)間 t 轉(zhuǎn)過的角度；是線框與磁感應(yīng)強(qiáng)度中小學(xué)一對(duì)一輔導(dǎo)專家

4、4學(xué)大教育更懂學(xué)生學(xué)穴教肓B 的夾角；此時(shí) V、B 間夾角為（n12一3t）.對(duì)于單匝矩形線圈來說 Em=2Blv=BS3；對(duì)于 n 匝面積為 S 的線圈來說 Em=nBS。對(duì)于總 電阻為R 的閉合電路來說 Im=（2）規(guī)律1em是電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)的峰值2線圈兩次通過中性面，故一周里電流改變兩次3中性面的特點(diǎn)：A.中性面垂直于磁場位置B. 線圈通過中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量最大C. 線圈通過中性面時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 0D. 線圈平面每轉(zhuǎn)過中性面時(shí)，線圈中感應(yīng)電流方向改變一次，轉(zhuǎn)過一周線圈兩次通過中性面，故一周里電流改變兩次。頻率為 50Hz 的交流電每 秒方向改變 100 次。1. 一矩形線圈，繞垂

5、直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)間 t 的變化如圖，下面說法中正確的是：（）A、 ti時(shí)刻通過線圈的磁通量為零；B、 t2時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大；C、t3時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大;（3） 交流電圖像練習(xí)e 隨時(shí)交議毘電機(jī)出的電中小學(xué)一對(duì)一輔導(dǎo)專家5學(xué)大教育更懂學(xué)生D 每當(dāng) e 變換方向時(shí)，通過線圈的磁通量絕對(duì)值為最大。2. 一只矩形線圈勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)穿，過線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖像 如圖中甲所示，貝U下列說法中正確的是（）中小學(xué)一對(duì)一輔導(dǎo)專家6學(xué)大教育更懂學(xué)生學(xué)穴教肓A. t=O 時(shí)刻線圈平面與中性面垂直B. t=0.01s 時(shí)

6、刻，的變化率達(dá)最大C. t=0.02s 時(shí)刻，交流電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D. 該線圈相應(yīng)的交流電動(dòng)勢(shì)圖像如圖乙所示3. 一長直導(dǎo)線通以正弦交流電 i=lmsin co tA，在導(dǎo)線下有一斷開的線圈，如圖所示，那么，相對(duì) 于 b來說，a 的電勢(shì)最高時(shí)是在()A.交流電流方向向右，電流最大時(shí)B.交流電流方向向左，電流最大時(shí)D.交流電流方向向右，電流減小到0 時(shí)知識(shí)點(diǎn)二：表征交流電的物理量一、交流電的最大值： m = BoS 當(dāng)為 N 匝時(shí) m = NBoS(1)o是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，其單位一定為弧度/秒，nad/s (注意 rad 是 radian 的縮寫，round/s 為每秒轉(zhuǎn)數(shù)，單詞 round 是

7、圓，回合).(2)最大值對(duì)應(yīng)的位置與中性面垂直，即線框面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B 在同一直線上.(3) 最大值對(duì)應(yīng)圖中的 t1、t2 時(shí)刻，每周中出現(xiàn)兩次.二、瞬時(shí)值 e= ms inot， i = Ims inot 代入時(shí)間即可求出.不過寫瞬時(shí)值時(shí)，不要忘記寫單位，如 m=220 V，o=100n，則 e=220 sin 100 冗 tV，不可忘記寫伏，電流 同樣如此三、有效值：為了度量交流電做功情況人們引入有效值，它是根據(jù)電流的熱效應(yīng)而定的.就是分別用交流電，直流電通過相同阻值的電阻，在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱 量相同，則直流電的值為交流電的有效值.(1) 有效值跟最大值的關(guān)系 m= U 有效，Im= I

8、 有效(2) 伏特表與安培表讀數(shù)為有效值.C.交流電流方向向左，電流減小到 0 時(shí)z/z/中小學(xué)一對(duì)一輔導(dǎo)專家7學(xué)大教育更懂學(xué)生(3) 用電器銘牌上標(biāo)明的電壓、電流值是指有效值.四、周期與頻率：交流電完成一次全變化的時(shí)間為周期；每秒鐘完成全變化的次數(shù)叫交流電的頻率.單位1/秒為中小學(xué)一對(duì)一輔導(dǎo)專家8學(xué)大教育更懂學(xué)生練習(xí)1交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子由 B/ S 的位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，與它并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為 14.1V，那么當(dāng) 線圈轉(zhuǎn)過30時(shí)交流電壓的即時(shí)值為_V。(乙)所示的電流最大值相等的方波交流電流和正弦交流電流，則這兩個(gè)電熱器的電功率之比 Pa：Pb=_4.如圖表示一交變電流隨時(shí)間變化的圖象，此交變

9、電流的有效值是(A . 52A; B. 5A; C. 3. 52A ; D. 3. 5A零。(2)我們求交流電做功時(shí)，用有效值，求通過某一電阻電量時(shí)一定要用電流的平均值交流電, 在不同時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，平均電流不同.考慮電容器的耐壓值時(shí)則要用最大值。(3)交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的：讓交流和直流通過相同阻值的電阻，如果 它們?cè)谙嗤臅r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一直流的數(shù)值叫做這一交流的有效值。學(xué)穴教肓赫茲(Hz)。11d1h 02JU- 03 0.043.如圖所示，(甲)和五、最大值、平均值和有效值的應(yīng)用(1)正弦交變電流的電動(dòng)勢(shì)、電壓和電流都有最大值、有效值、即時(shí)值和平 均

10、值的區(qū)別。以電動(dòng)勢(shì)為例：最大值用Em 表示， 有表示，平均值用 表示。它們的關(guān)系為:E=Em/，e=Emsin t。平均值不常用必要時(shí)要用法拉第電磁感應(yīng)定律直接求:。切記均值是不同的兩個(gè)物理量，有效值是對(duì)能的平均結(jié)果,特別要注意，有效值和平平均值是對(duì)時(shí)間的平均值。在一個(gè)周期內(nèi)的前半個(gè)周期內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為最大值的2/n倍，而一個(gè)周期內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2.通過某電阻的周期性交變電流的圖象如右。求該交流電的有效值O第 4 題中小學(xué)一對(duì)一輔導(dǎo)專家9學(xué)大教育更懂學(xué)生只有正弦交變電流的有效值才一定是最大值的/2 倍。通常所說的交變電流的電流、電壓；交流電表的讀數(shù)；交流電器的額定電壓、額定電流;中小

11、學(xué)一對(duì)一輔導(dǎo)專家10學(xué)大教育更懂學(xué)生學(xué)穴教肓保險(xiǎn)絲的熔斷電流等都指有效值。生活中用的市電電壓為 220V,其最大值為 220 V=311V（有時(shí)寫為 310V），頻率為 50HZ 所以其電壓即時(shí)值的表達(dá)式為 u=311sin314tV。練習(xí)1.如圖 a 所示，一矩形線圈 abed 放置在勻 強(qiáng)磁場 中, 并繞過ab、ed 中點(diǎn)的軸 00 以角速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。 若以線圈平面與磁場夾角 時(shí)（如圖 b）為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī) 定當(dāng)電流自 a 流向b 時(shí)電流方向?yàn)檎?。則下列四幅圖中正確的是（）2. 小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖所示，此線圈

12、與一個(gè) R= 10Q的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻，下列說法正確的是A. 交變電流的周期為 0.125B. 交變電流的頻率為 8HzC.交變電流的有效值為2AD. 交變電流的最大值為 4A4.如圖所示，矩形線圈邊長為 ab=20cm ab=10cm 匝數(shù) N=100 匝，磁場的磁感強(qiáng)度 B=0.0 仃當(dāng)線圈以 50r/s 的轉(zhuǎn)速從圖示位置開始逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，求:（1）線圈中交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式；www.hengqian,com中小學(xué)一對(duì)一輔導(dǎo)專家11學(xué)大教育更懂學(xué)生（2）從線圈開始轉(zhuǎn)起動(dòng)，經(jīng) 0.01s 時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。學(xué)穴教肓xueda.corn5.通過某電阻的周期性交變電流

13、的圖象如右。求該交流電的有效值 I6.根電阻絲接入 100v的直流電， 1min產(chǎn)生的熱量為 Q 同樣的電阻絲接入正弦交變電壓， 2min 產(chǎn)生的熱量為 0.5Q，那么該交變電壓的最大值為（）A、50v B 、100v C 、50 v D 、50 v7.交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有 n 匝線圈，每匝線圈所圍面積為 S,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B,勻速轉(zhuǎn) 動(dòng)的角速度為，線圈內(nèi)電阻為 r，外電路電阻為 R。當(dāng)線圈由圖中實(shí)線位置勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 90。到達(dá) 虛線位置過程中，求：通過 R 的電荷量 q 為多少？R 上產(chǎn)生電熱 QR 為多少？外力做的功 W 為多少？ fJL*LJ*%LL-土*廣*-丄-ff f*知識(shí)點(diǎn)三：

14、電感和電容對(duì)交流電的作用一、感抗1. 感抗：電感器對(duì)交流電的阻礙作用的大小。2. 影響感抗的因素：中小學(xué)一對(duì)一輔導(dǎo)專家12學(xué)大教育更懂學(xué)生（1）交流電頻率改變，頻率減小，燈變 _;頻率變大，燈變_（感抗大小與交流電的頻率有關(guān)，頻率越大，感抗越大）學(xué)穴教肓（2）抽去鐵芯燈變亮，放上鐵芯燈變暗。匝數(shù)越小，燈變亮，匝數(shù)越多，燈變暗。（感抗大小 與有無鐵芯有關(guān)，與匝數(shù)多少有關(guān)）3.結(jié)論：線圈的自感系數(shù)越大、交流電的頻率越高，電感對(duì)交流的阻礙作用就越大，也就是說感抗越大4.扼流圈：利用電感對(duì)交流的阻礙作用。（1） 低頻扼流圈：有鐵芯，匝數(shù)大，自感系數(shù)大，對(duì)頻率較低的交流電也有阻礙作用，由于是 銅導(dǎo)線，對(duì)

15、直流阻礙作用小?！巴ㄖ绷?，阻交流”（2） 高頻扼流圈：無鐵芯，匝數(shù)小，自感系數(shù)為幾毫亨。對(duì)高頻交流電有較大的阻礙作用，對(duì)低頻交流電的阻礙作用較小，對(duì)直流電的阻礙作用更小。“通低頻、通直流、阻高頻”二、容抗1. 定義：2. 影響容抗的大小因素（1） 減小交流電的頻率 f,燈變暗；增大交流電的頻率，燈變亮。（2）改變電容 2002，燈變暗結(jié)論：電容器的電容越大，交流的頻率越高，電容器對(duì)交流的阻礙作用就越小，也就是說，容 抗越小。練習(xí)1.在交流電路中，下列說法正確的是（）A. 影響電流與電壓的關(guān)系的，不僅有電阻，還有電感和電容B. 電感對(duì)交變電流的阻礙作用，是因?yàn)榻蛔冸娏魍ㄟ^電感線圈時(shí)，線圈中產(chǎn)生自

16、感電動(dòng)勢(shì)阻礙 電流的變化C. 交變電流能通過電容器，是因?yàn)榻蛔冸妷旱淖畲笾荡笥趽舸╇妷?，電容器被擊穿了D. 電容器的電容越大，交流的頻率越高，容抗就越大2 如圖所示，線圈的自感系數(shù) L 和電容器的電容 C 都很小，此電路的重要作用是：A. 阻直流通交流，輸出交流丄_B. 阻交流通直流，輸出直流輸輸中小學(xué)一對(duì)一輔導(dǎo)專家13學(xué)大教育更懂學(xué)生人?丄出C. 阻低頻通咼頻，輸出咼頻電流撇揭D. 阻高頻通低頻，輸出低頻和直流中小學(xué)一對(duì)一輔導(dǎo)專家14學(xué)大教育更懂學(xué)生是 10V。圖 2 是交變電源輸出電壓u 隨時(shí)間 t 變化的圖象。則交變電源Q 學(xué)穴教肓3. 一個(gè)燈泡通過一個(gè)粗導(dǎo)線的線圈與一交流電源相連接，如

17、圖所示一塊 進(jìn)線圈之后，該燈將()A.變亮B.變暗 C.對(duì)燈沒影響4. 如圖所示電路中，三只電燈的亮度相同，如果交流電的頻率增大,燈的亮度將如何改變？為什么？1.內(nèi)阻不計(jì)的交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)E=10sin50nt (V)，接有負(fù)載電阻 R=10Q,現(xiàn)把發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高一倍，則A.負(fù)載兩端電壓的有效值將變?yōu)?28.2VB.交流電的頻率將變?yōu)?100HzC.負(fù)載消耗的功率將變?yōu)?20wD.負(fù)載消耗的功率將變?yōu)?40w2. 正弦交變電源與電阻 R、交流電壓表按照?qǐng)D 1 所示的方式連接，R=10Q,交流電壓表的示數(shù)課后作業(yè)三盞電中小學(xué)一對(duì)一輔導(dǎo)專家15學(xué)大教育更懂學(xué)生學(xué)穴教肓xueda.cornA.

18、通過 R 的電流 iR隨時(shí)間 t 變化的規(guī)律是 iR=Qcos100nt (A)E.通過 R 的電流 iR隨時(shí)間 t 變化的規(guī)律是 icosSOnt (V)C.R 兩端的電壓 uR隨時(shí)間 t 變化的規(guī)律是 山=5 匹 8$100 冗 t (V)D.R 兩端的電壓 uR隨時(shí)間 t 變化的規(guī)律是 UR=5cos50nt (V)3.- 處在勻強(qiáng)磁場中的矩形線圈 abed，以恒定的角速度繞 ab 邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁a- d :場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 二B圖)，線圈的 cd 邊離開紙面向外運(yùn)動(dòng)。若規(guī)定由 arbferdfa 方向的感 b-c-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 (C )A.B.C.D.4. 如圖所示，虛線 00的左邊存在著方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，右邊沒有磁場，單匝矩形線