交变电流 描述交变电流的物理量和图像正弦交变电流的函数表达式交变电流的产生和描述编写：搬经中学高三物理组 审核人：夏红燕 2013.11.25考点及考查要求【学习目标】1 掌握交变电流的产生和描述，知道中性面及其特点，会写出交变电流的瞬时值表达式2 能认识交变电流的图像和进行有效值、最大值的计算活动一：完成以下小题，理解中性面的特点，掌握正弦式电流的、e、i的变化规律例1一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时 ( )A.线圈平面与磁感线方向垂直B.通过线圈的磁通量达到最大值C.通过线圈的磁通量变化率达到最大值D.线圈中的电动势为零例2如图所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈所围面积的磁通量随时间t变化的规律如图所示，下列论述正确的是（ ）At1时刻线圈中感应电动势最大Bt2时刻导线ad的速度方向跟磁感线垂直Ct3时刻线圈平面与中性面重合Dt4t5时间内线圈中感应电流方向没有发生改变t/S0mt1-mt4t2t3t5若线圈有n匝，从如图位置开始计时，ts时刻：线圈的磁通量是多少？线圈中的感应电动势是多大？画出对应的e-t图像 小结：1交变电流：2正弦式交变电流的产生：3中性面（1）定义：与磁场方向 的平面（2）特点：线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量 ，磁通量的变化率为 ，感应电动势为 ；线圈转动一周，经过中性面 次，电流的方向改变 次。4图像：用以描述正弦式交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图像为 曲线 ，瞬时表达式e= ；如果线圈从垂直于中性面开始计时，其图像为 曲线 ，瞬时表达式e= 0t/st1 t2 t3 t4e即时训练1：一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的感应电动势e随时间变化关系如图所示，则下列说法正确的是（ ）At1时刻穿过线圈的磁通量最大Bt2时刻穿过线圈的磁通量的变化率最大Ct3时刻穿过线圈的磁通量为零D每当e的方向改变时，穿过线圈的磁通量的绝对值都是最大活动二：掌握正弦式交流电中的几个物理量最大值、瞬时值、有效值，完成以下小题电动势的最大值：Em=_电动势的瞬时值：e=_交流电的有效值E=_例3一交流发电机的产生的电动势的瞬时表达式为e=220sin（314t）V，由此可知，该交流电电动势的最大值为_，有效值为_，t=0.005s时的电动势为_，该发电机每转一周所用时间为_，如果将该发电机电枢所围面积和转速均增加为原来的两倍，则发电机的电势的瞬时表达式为_。例4.一台发电机在产生正弦式交流。如果发电机电动势的峰值为Em=400V，线圈匀速转动的角速度=314rad/s，试写出电动势的瞬时表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2K,电路中电流的峰值为多少？写出电流瞬时值的表达式。（从线圈经过中性面开始计时）t4 200.01-3 20.020.030.04i/A例5.如图表示一交变电流的电流随时间而变化的图象，此交变电流的有效值为 （ ） A5 2 A B5A C3.5 2 A D3.5A即使训练2：计算该交流电的有效值t/s0.10.20.310-1000.4i/A小结：交变电流中“四值”的比较与理解物理量表达式适用情况瞬时值e=i=峰值Em=Im=有效值E=平均值=活动三：通过以下小题强化交流电中“几个值”的理解例6. 关于正弦式电流的有效值，下列说法中正确的是（ ）A.有效值就是交流电在一周期内的平均值B.交流电的有效值是根据电流的热效应来定义的C.在交流电路中，交流电流表和交流电压表的示数表示的都是有效值D.对于正弦式电流 ，最大值的平方等于有效值平方的2倍E电容器的击穿电压是交变电流的最大值例7.实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO轴匀速转动。今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V。已知R=10 ，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是（ ）A线圈平面与磁场平行时，线圈中的瞬时电流为零B从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中感应电流瞬时值表达式为 AC流过电阻R的电流每秒钟方向改变25次 D电阻R上的热功率等于10 W abcdOORBV即时训练3.如图所示，边长为a=10cm的正方形线圈绕垂直于磁感线的OO轴以n=10r/s的转速匀速转动，磁场的磁感应强度B=0.1T，线圈的匝数N=100匝，电阻r=1。线圈两端分别接在两个固定于OO轴上且彼此绝缘的金属滑环上，外电路接有R=9的电阻，并接有一只理想交流电压表。求：1.在图中标出t=0时感应电流的方向；2写出线圈感应电动势的瞬时表达式3.若从线圈通过中性面开始计时，转过900过程中，通过电阻R的电荷量；4.在1min内，作用在线圈上的外力所做的功是多少？