電磁感應(yīng) 楞次定律

1、 第1課時(shí)交變電流的產(chǎn)生和描述導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.能掌握交變電流的產(chǎn)生和描述，會寫出交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式.2.能認(rèn)識交變電流的圖象和進(jìn)行有效值、最大值的計(jì)算一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律 知識梳理1交變電流大小和方向都隨時(shí)間做_變化的電流如圖1(a)、(b)、(c)、(d)所示都屬于交變電流其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流，簡稱正弦式電流，如圖(a)所示圖12正弦交流電的產(chǎn)生和變化規(guī)律(1)產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場里，線圈繞_方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(2)中性面：定義：與磁場方向_的平面特點(diǎn)：a.線圈位于中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量_，磁通量的變化率為_，感應(yīng)電動(dòng)勢為_b.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，_經(jīng)過中性面線圈每

2、經(jīng)過_一次，電流的方向就改變一次(3)圖象：用以描述交流電隨時(shí)間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開始計(jì)時(shí)，其圖象為_曲線如圖1(a)所示：由正弦交流電的圖象可以得出哪些物理量？基礎(chǔ)導(dǎo)引關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交流電，以下說法中正確的是 ()A線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢方向不變B線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向就改變一次C線圈在中性面位置時(shí)，磁通量最大，磁通量的變化率為零D線圈在與中性面垂直的位置時(shí)，磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢最大二、描述交變電流的物理量基礎(chǔ)導(dǎo)引我們?nèi)粘Ｉ钣秒姷慕蛔冸妷菏莈220sin 100t V，它是由矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的，則下

3、列說法正確的是_交流電的頻率是50 Hz 交流電壓的有效值是220 V 當(dāng)t0時(shí)，線圈平面恰好與中性面平行當(dāng)t s時(shí)，e有最大值220 V 電流每秒方向改變50次知識梳理1周期和頻率(1)周期T：交變電流完成_變化(線圈轉(zhuǎn)一周)所需的時(shí)間，單位是秒(s)公式：T.(2)頻率f：交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的_，單位是赫茲(Hz)(3)周期和頻率的關(guān)系：T_或f_.2交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值和平均值(1)瞬時(shí)值：交變電流某一_的值，是時(shí)間的函數(shù)(2)峰值：交變電流的電流或電壓所能達(dá)到的_(3)有效值：讓交流與恒定電流分別通過_的電阻，如果它們在交流的一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的_相等，則這個(gè)恒定電

4、流I、恒定電壓U就是這個(gè)交流的_(4)正弦式交變電流的有效值與峰值之間的關(guān)系I_，U_，E_.(5)平均值：是交變電流圖象中波形與橫軸所圍面積跟時(shí)間的比值.考點(diǎn)一正弦交流電的變化規(guī)律考點(diǎn)解讀1正弦式電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí)) 規(guī)律物理量函數(shù)圖象磁通量mcos tBScos t電動(dòng)勢eEmsin tnBSsin t電壓uUmsin tsin t電流iImsin tsin t2兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)(1)線圈平面與中性面重合時(shí)，SB，最大，0，e0，i0，電流方向?qū)l(fā)生改變(2)線圈平面與中性面垂直時(shí)，SB，0，最大，e最大，i最大，電流方向不改變3書寫交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的基本思路(

5、1)確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象讀出或由公式EmnBS求出相應(yīng)峰值(2)明確線圈的初始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式如：線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則it圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為iImsin t.線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則it圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為iImcos t.典例剖析例1如圖2甲所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交流電如圖乙所示，設(shè)沿abcda方向?yàn)殡娏髡较?，則 ()圖2A乙圖中Oa時(shí)間段對應(yīng)甲圖中A至B圖的過程B乙圖中c時(shí)刻對應(yīng)甲圖中的C圖C若乙圖中d等于0.02 s，則1 s內(nèi)電流的方向改變50次D若乙圖中b等于0.02 s，則交流電

6、的頻率為50 Hz例2實(shí)驗(yàn)室里的交流發(fā)電機(jī)可簡化為如圖3所示的模型，正方形線圈在水平勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁感線的OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)今在發(fā)電機(jī)的輸出端接一個(gè)電阻R和理想電壓表，并讓線圈每秒轉(zhuǎn)25圈，讀出電壓表的示數(shù)為10 V已知R10 ，線圈電阻忽略不計(jì)，下列說法正確的是 ()圖3A線圈平面與磁場平行時(shí)，線圈中的瞬時(shí)電流為零B從線圈平面與磁場平行開始計(jì)時(shí)，線圈中感應(yīng)電流瞬時(shí)值表達(dá)式為isin 50t AC流過電阻R的電流每秒鐘方向改變25次D電阻R上的熱功率等于10 W跟蹤訓(xùn)練1矩形線框在勻強(qiáng)磁場內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，線框輸出的交流電壓隨時(shí)間變化的圖象如圖4所示，下列說法中正確的是 ()A交流電壓的有效

7、值為36 V圖4B交流電壓的最大值為36 V，頻率為0.25 HzC2 s末線框平面垂直于磁場，通過線框的磁通量最大D1 s末線框平面垂直于磁場，通過線框的磁通量變化最快考點(diǎn)二交變電流“四值”的比較與理解考點(diǎn)解讀交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值和平均值的比較物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說明瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值eEmsin tiImsin t計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況峰值最大的瞬時(shí)值EmnBSIm討論電容器的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值EUI適用于正(余)弦式電流(1)計(jì)算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、電熱等)(2)電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的一般是有效值(3)

8、保險(xiǎn)絲的熔斷電流為有效值平均值交變電流圖象中圖線與時(shí)間軸所夾的面積與時(shí)間的比值Bln計(jì)算通過電路截面的電荷量典例剖析例3一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2115，原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓u如圖5所示副線圈僅接入一個(gè)10 的電阻則 ()A流過電阻的電流是20 AB與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100 VC經(jīng)過1分鐘電阻發(fā)出的熱量是6×103 J圖5D變壓器的輸入功率是1×103 W例4如圖6所示， 線圈abcd的面積是0.05 m2，共100匝，線圈電阻為1 ，外接電阻R9 ，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B T，當(dāng)線圈以300 r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)問：(1)若從線圈處于

9、中性面開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值 表達(dá)式；(2)線圈轉(zhuǎn)過 s時(shí)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值多大？圖6(3)電路中，電壓表和電流表的示數(shù)各是多少？(4)從中性面開始計(jì)時(shí)，經(jīng) s通過電阻R的電荷量是多少？跟蹤訓(xùn)練2一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖7所示由圖可知 ()圖7A該交流電的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u100sin (25t) VB該交流電的頻率為25 HzC該交流電的電壓的有效值為100 VD若將該交流電壓加在阻值為R100 的電阻兩端，則電阻消耗的功率是50 W跟蹤訓(xùn)練4某交流發(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)勢與時(shí)間的關(guān)系如圖11所示如果此線圈和一個(gè)R100 的

10、電阻構(gòu)成閉合電路，圖11不計(jì)電路的其他電阻，下列敘述正確的是 ()A交變電流的周期為0.02 sB交變電流的最大值為1 AC交變電流的有效值為1 AD電阻R兩端的最大電壓為141 V課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練一、選擇題1下面關(guān)于交變電流的說法中正確的是 ()A交流電器設(shè)備上所標(biāo)的電壓和電流值是交流的最大值B用交變電流表和交變電壓表測定的讀數(shù)值是交流的瞬時(shí)值C給定的交流數(shù)值，在沒有特別說明的情況下都是指有效值D對同一電阻且時(shí)間相同，則跟交流有相同的熱效應(yīng)的直流的數(shù)值是交流的有效值2. 某線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖1所示，由圖中信息可以判斷 ()A在A和C時(shí)刻線圈處于中性

11、面位置B在B和D時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零C從AD線圈轉(zhuǎn)過的角度為2D若從OD歷時(shí)0.02 s，則在1 s內(nèi)交變電流的方向改變100次3如圖所示，面積均為S的單匝線圈繞其對稱軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場B中以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，能產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢eBSsin t的圖是 ()5如圖3所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場方向平行時(shí) ()A線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流B線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢小于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢圖3C線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同，都是abcdD線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力大于繞P2

12、轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力6圖4中甲、乙分別表示兩種電壓的波形，其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化下列說法正確的是 () 圖4A圖甲表示交流電，圖乙表示直流電B兩種電壓的有效值相等C圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u311sin 100t VD圖甲所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為101的變壓器變壓后，頻率變?yōu)樵瓉淼?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)勢與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖5所示此線圈與一個(gè)R10 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0.125 sB交變電流的頻率為8 Hz 圖5C交變電流的有效值為 AD交變電流的最大值為4 A8一矩形線

13、圈在勻強(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)間變化的圖象如圖6甲所示，則下列說法中正確的是 ()At0時(shí)刻線圈平面與中性面垂直Bt0.01 s時(shí)刻，的變化率最大Ct0.02 s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢達(dá)到最大D該線圈相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢圖象如圖乙所示9如圖7所示的正方形線框abcd邊長為L，每邊電阻均為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞cd軸以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，c、d兩點(diǎn)與外電路相連，外電路電阻也為r，則下列說法中正確的是 ()AS斷開時(shí)，電壓表讀數(shù)為BL2圖7BS斷開時(shí)，電壓表讀數(shù)為BL2CS閉合時(shí)，電流表讀數(shù)為BL2DS閉合時(shí)，線框從圖示位置轉(zhuǎn)過過程中流過電流表的電荷量為10如圖8所示，矩形

14、線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞OO軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R，當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60°的過程中， 下列判斷正確的是 A電壓表的讀數(shù)為B通過電阻R的電荷量為qC電阻R所產(chǎn)生的焦耳熱為Q圖8D當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60°時(shí)的電流為二、非選擇題圖911如圖9所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場中，線框面積為S，電阻為R.線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中感應(yīng)電流的有效值I _.線框從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的 電荷量q_.12如圖10所示，線圈面積為0.05 m2，共100匝，線圈總電阻為1 ，與外電阻R9 相連當(dāng)線圈在B T 的勻強(qiáng)磁場中繞OO以轉(zhuǎn)速n300 r/min勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求：(1)若從線圈處于中性面開始計(jì)時(shí)，寫出電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá) 式；圖10(2)兩電表的示數(shù)；(3)線圈轉(zhuǎn)過 s時(shí)，電動(dòng)勢的瞬時(shí)值；(4)線圈轉(zhuǎn)過 s的過程中，通過電阻R的電荷量；(5)線圈勻速轉(zhuǎn)一周外力做的功復(fù)習(xí)講義基礎(chǔ)再現(xiàn)一、基礎(chǔ)導(dǎo)引CD知識梳理1.周期性2.(1)垂直于磁場(2)垂直a.最大零零b兩次中性面(3)正弦思考：周期T、頻率f、峰值等二、基礎(chǔ)導(dǎo)引知識梳理1.(1)一次周期性(2)次數(shù)(3)2.(1)時(shí)刻(2)最大值(3)相