高中物理 第二章 交变电流章末复习课学案 教科版选修3-2-教科版高二选修3-2物理学案VIP免费

第二章交变电流[巩固层·知识整合][体系构建][核心速填]一、交变电流的产生1．产生：线圈在匀强磁场中绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动．2．表达式：e＝Emsin_ωt(或Emcos_ωt)，其中Em＝NBSω.3．表征交变电流的物理量(1)瞬时值：e＝Emsin_ωt(或Emcos_ωt)．(2)峰值：Em＝NBSω.(3)有效值：根据电流的热效应定义，正(或余)弦交流电E＝，I＝，U＝.(4)周期T与频率f的关系：T＝或f＝.(5)平均值：E＝.二、对交变电流阻碍的器件1．电阻：与交流电的频率无关．2．电容：通交流，隔直流，通高频，阻低频．3．电感：通直流，阻交流，通低频，阻高频．三、理想变压器1．原理：互感现象．2．基本规律：＝，＝，R入＝P出．3．电能的输送：(1)功率损失：P损＝I2r线＝2r线(2)电压损失：U损＝Ir线＝·r线．[提升层·能力强化]交流电的“四值”1.峰值峰值是指交流电在变化过程中电动势、电压、电流所能达到的最大值，它反映的是交变电流大小的变化范围，常用大写字母加下标m或max来表示，如Emax、Umax、Imax.当线圈平面与磁感应强度B的方向平行时，交变电流的电动势最大．设线圈的匝数为N，面积为S，绕垂直于磁场的转轴转动的角速度为ω，则Emax＝NBSω，Emax的大小与线圈的形状、旋转的转轴位置无关，在考虑电容器的耐压程度时，应注意交变电流的峰值．2．有效值交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，即在同一时间内，能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该交变电流的有效值，它反映的是交变电流通过用电器把电能转化为其他形式能的本领强弱，常用一大写字母来表示，如E、U、I.正弦交流电的有效值与最大值之间的关系是E＝、U＝、I＝.各种交变电流电气设备上铭牌标注的、交变电表所测的、以及在叙述中没有特别说明的交变电流的值，都是指有效值．在计算交变电流通过导体产生的热量、电功率以及确定电阻丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值．总之，在研究交变电流做功、电功率及产生的热量时，只能用有效值，交变电路中电流表、电压表的读数也都是有效值．3．瞬时值瞬时值是指交流电在变化过程中某一时刻电动势、电压、电流的值，它反映的是某一时刻交变电流某物理量的大小，常用小写字母来表示，如e、u、i.在求发电机某一时刻的电动势、电流、输出功率，用电器某一时刻电压、电流、消耗功率时常用瞬时值．4．平均值交变电流的平均值是交变电流图像中波形与横轴所围的面积跟时间的比值，常用大写字母上加一横线来表示，如、、.求一段时间内通过导体横截面的电量时要用平均值q＝t，平均电动势＝N，平均电流＝.图21为一个小型旋转电枢式交流发电机结构示意图，其矩形线圈的长度为L1，宽度为L2，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速运动，沿转轴OO′方向看去，线圈沿逆时针方向转动，t＝0时刻线圈平面与磁感线垂直．图21(1)求线圈经过图示位置时，通过电阻R的感应电流的方向；(2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式；(3)求线圈从t＝0时所处的位置开始到转过90°的过程中的平均感应电动势；(4)求线圈从t＝0时所处的位置开始转过60°时电路中的瞬时电流；(5)求线圈转动一个周期内电阻R上产生的热量．【解析】(1)根据右手定则可判断，线圈中的电流方向是d→c→b→a，故通过电阻R的电流是自下而上．(2)从中性面开始计时，感应电动势随时间按正弦规律变化，且最大感应电动势Em＝nBL1L2ω，所以感应电动势的瞬时值表达式e＝nBL1L2ωsinωt.(3)由法拉第电磁感应定律有E＝n＝＝.(4)由欧姆定律有i＝＝＝.(5)电动势的有效值E＝，电流的有效值I＝，线圈转动一个周期内电阻R上产生的热量Q＝I2RT＝.【答案】(1)自下而上(2)e＝nBL1L2ωsinωt(3)(4)(5)[针对训练]1．(多选)如图22所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，以恒定的角速度ω绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R.t＝0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在向纸面外转动．则()图22A．t时刻线圈中电流瞬时值表达式i＝cosωtB．线圈中电流的有效值I＝C．...