XXXX年人教版物理選修3-2講義：第5章+1+交變電流及答案

1、xxxx年人教版物理選修3-2講義：第5章+1+交變電流及答案 xxxx年人教版物理選修3-2講義：第5章+1+交變電流及答案 1 交變電流 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.知道交變電流、直流的概念 2.掌握交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律(重點、難點) 3.知道交變電流的峰值、瞬時值的含義(重點) 一、交變電流及其產(chǎn)生 1交變電流 (1)交變電流：大小和方向都隨時間做周期性變化的電流，簡稱交流 (2)直流：方向不隨時間變化的電流大小和方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流 2交變電流的產(chǎn)生 (1)產(chǎn)生條件：在勻強(qiáng)磁場中，矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動 (2)過程分析(如圖所示)： (3)中性面：線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的

2、過程中，線圈平面與磁場垂直時所在的平面 二、交變電流的變化規(guī)律 1從兩個特殊位置開始計時瞬時值的表達(dá)式 - 1 - / 11 xxxx年人教版物理選修3-2講義：第5章+1+交變電流及答案 磁通量 感應(yīng)電動勢 電壓 從中性面位置開始計時 mcos tbscos t eemsin tnbssin t uumsin trnbssin t rr從與中性面垂直的位置開始計時 msin tbssin t eemcos tnbscos t uumcos trnbscos t rriimsin t 電流 nbssin t rriimcos t nbscos t rr2.峰值：表達(dá)式中的em、um、im分別為

3、電動勢、電壓和電流可能達(dá)到的最大值，叫作峰值 3正弦式交變電流的圖象 4幾種不同類型的交變電流 1思考判斷(正確的打“”，錯誤的打“”) (1)線圈轉(zhuǎn)一周有兩次經(jīng)過中性面，每轉(zhuǎn)一周電流方向改變一次 () (2)當(dāng)線圈中的磁通量最大時，產(chǎn)生的電流也最大 () (3)線圈繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的交流電是交變電流 () (4)交變電流的瞬時值表達(dá)式與開始計時的位置無關(guān) 2(多選)下列各圖中能產(chǎn)生交變電流的是( ) () - 2 - / 11 xxxx年人教版物理選修3-2講義：第5章+1+交變電流及答案 a b c d cd a圖中的轉(zhuǎn)軸與磁場方向平行，b圖中的轉(zhuǎn)軸與紙面方向垂直，線圈中的磁

4、通量始終為零，線圈中無感應(yīng)電流產(chǎn)生，故a、b錯誤；根據(jù)交變電流產(chǎn)生的條件可知，線圈繞垂直于磁感線且通過線圈平面的軸線轉(zhuǎn)動，就可以產(chǎn)生交變電流，對線圈的形狀沒有特別要求，故c、d正確 3交流發(fā)電機(jī)在工作時電動勢為eemsin t，若將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高一倍，同時將電樞所圍面積減小一半，其他條件不變，則其電動勢變?yōu)? ) aeemsin t 2 be2emsin de t 2 ceemsin 2t emsin 2t 2 c 本題考查交變電壓的瞬時值表達(dá)式eemsin t，而emnbs，當(dāng)加倍而s減半時，em不變，故正確答案為c. 1.兩個特殊位置的特點 位置 磁通量 磁通量變化率 感應(yīng)電動勢 感應(yīng)電

5、流 電流方向 2.正弦交變電流的產(chǎn)生條件 - 3 - / 11 正弦交變電流的產(chǎn)生 中性面 線圈平面與 磁場垂直 最大 零 零 零 改變 中性面的垂面 線圈平面與 磁場平行 零 最大 最大 最大 不變 xxxx年人教版物理選修3-2講義：第5章+1+交變電流及答案 (1)勻強(qiáng)磁場 (2)線圈勻速轉(zhuǎn)動 (3)線圈的轉(zhuǎn)軸垂直于磁場方向 【例1】 (多選)如圖所示，一矩形閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸oo以恒定的角速度轉(zhuǎn)動，從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，則在0間內(nèi)( ) a線圈中的感應(yīng)電流一直在減小 b線圈中的感應(yīng)電流先增大后減小 c穿過線圈的磁通量一直在減小 d穿過線圈的磁通量的

6、變化率一直在減小 ad 計時開始時線圈平面與磁場平行，感應(yīng)電流最大，在0 時間內(nèi)線圈2 這段時2 轉(zhuǎn)過四分之一個圓周，感應(yīng)電流從最大減小為零，磁通量逐漸增大，其變化率一直減小，故a、d正確 產(chǎn)生正弦式交變電流的條件是：線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，與線圈的形狀和轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān). 1(多選)矩形線框繞垂直于勻強(qiáng)磁場且在線框平面內(nèi)的軸勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生了交變電流，下列說法正確的是( ) a當(dāng)線框位于中性面時，線框中感應(yīng)電動勢最大 b當(dāng)穿過線框的磁通量為零時，線框中的感應(yīng)電動勢也為零 c當(dāng)線框經(jīng)過中性面時，感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電流的方向就改變一次 d線框經(jīng)過中性面時，各邊切割磁感線的速度為零 cd 線框

7、位于中性面時，線框平面與磁感線垂直，穿過線框的磁通量最大，但此時切割磁感線的兩邊的速度與磁感線平行，即不切割磁感線，所以感應(yīng)電動勢等于零，也即此時穿過線框的磁通量的變化率等于零，感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電流 - 4 - / 11 xxxx年人教版物理選修3-2講義：第5章+1+交變電流及答案 的方向在此時刻改變線框垂直于中性面時，穿過線框的磁通量為零，但切割磁感線的兩邊都是垂直切割，有效切割速度最大，所以感應(yīng)電動勢最大，即此時穿過線框的磁通量的變化率最大，故c、d選項正確 1.推導(dǎo)正弦式交變電流瞬時值的表達(dá)式 若線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動，如圖所示，則經(jīng)時間t： 對交變電流的變化規(guī)律的理解 (1)線圈轉(zhuǎn)過的角度為t. (2) ab邊的線速度跟磁感線方向的夾角t. lad(3) ab邊轉(zhuǎn)動的線速度大小v. 2(4) ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢eabblabvsin bs sin t. 2 (5)整個線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e2eabbssin t， 若線圈為n匝，enbssin t. (6)若線圈給外電阻r供電，設(shè)線圈本身電阻為r，由閉合電路歐姆定律得ieemsin t，即iimsin t，r兩端的電壓可記為uumsin t. rrrr 2峰值 (1)由enbssin t可知，電動