高中物理 第五章 交变电流章末总结教学案 新人教版选修3-2-新人教版高二选修3-2物理教学案

第五章 交变电流章末总结一、交变电流“四值”的计算和应用1．峰值：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转时所产生的交变电流的最大值，Em＝nBSω.2．瞬时值：线圈在匀强磁场中转动，从中性面开始计时，电动势的瞬时值表达式为e＝nBSωsin ωt.3．有效值：反映交变电流产生热效应的平均效果，正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系是 E＝.4．平均值：指在一段时间内产生的电压(电流)的平均值，其数值由法拉第电磁感应定律求出，即＝n.例 1 (2016·金华、温州、台州部分学校高二第 11 次联考) 如图 1 所示，交流发电机的矩形线圈 abcd 中，ab＝cd＝50 cm，bc＝ad＝30 cm，匝数 n＝100 匝，线圈电阻 r＝0.2 Ω，外电阻 R＝4.8 Ω.线圈在磁感应强度 B＝0.05 T 的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴 OO′匀速转动，角速度 ω＝100π rad/s.图 1(1)若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的函数关系式；(2)交流电压表和交流电流表的示数各为多少？(3)此发电机的总功率为多少？(4)从图示位置起，线圈转过 90°过程中，平均电动势多大？通过线圈横截面的电荷量为多少？(5)从图示位置起，线圈转过 90°过程中，外力做功多少？线圈上产生的焦耳热为多少？答案 (1)i＝47.1cos (100πt) A(2)160 V 33.3 A(3)5 561 W(4)150 V 0.15 C(5)27.8 J 1.11 J解析 (1)设 ab＝l1，bc＝l2，则交流电动势的最大值为 Em＝nBl1l2ω＝235.5 V根据闭合电路欧姆定律，电流的最大值 Im＝＝47.1 A在图示位置时，电流有最大值，则电流的瞬时值表达式为 i＝Imcos ωt，代入数值得 i＝47.1cos (100πt) A(2)电流的有效值为 I＝Im≈33.3 A路端电压的有效值为 U＝IR≈160 V即电压表的示数为 160 V，电流表的示数为 33.3 A.(3)电动势的有效值为 E＝Em≈167 V则发电机的功率为 P＝IE≈5 561 W.(4)平均电动势＝n＝n＝n＝150 V通过线圈横截面的电荷量 q＝n＝n＝0.15 C(5)外力通过克服安培力做功，将其他形式的能转化为电能．故 W＝E 电＝IEt＝IE()≈27.8 J线圈上产生的焦耳热 Q＝I2rt＝I2r()≈1.11 J.二、含变压器电路的动态分析解答这类问题首先是分清变量和不变量，然后结合变压器的基本规律和欧姆定律分析相关量的变化情况．(1)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出而入”即输出功率决定输入功率．(2)可以把理想变压器的副线圈看做给用户供电的无阻电源，可以参照直流电路动态分析的方法...