高中物理选修32第二章第二节交变电流的描述.doc

肇庆一中物理科组
高中物理导学案 高二备课组
课题
2-2交变电流的描述
主备人
陈翠微
学习目标
（1）掌握交变电流的变化规律及表示方法。
（2）理解交变电流的瞬时值和最大值。
重难点
1.交变电流的规律
2.如何用函数表达式来描述交变电流
自主学习
一、知识回顾：
（1）圆周运动中角速度与转过角度的关系式是
（2）感应电动势的计算公式是
（3）闭合电路欧姆定律表达式是
（4）中性面的特点
二、学习掌握：
（1）矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生怎样的电流？
（2）从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为？感应电动势的最大值为？
合作探究
（一）用函数表达式描述交变电流：完成课本P42讨论与交流
结论：从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式是
理解：（1）峰值Em= ，是电动势的最大值
若线圈有N匝，磁感应强度为B，线圈转动的角速度为ω，线圈面积是S，线圈abcd绕中心轴匀速转动，用以上已知量表示感应电动势的最大值。

（2）e指交变电流的瞬时值
当从垂直于中性面位置开始计时，表达式为:
（3）感应电流的瞬时值表达式
根据闭合电路欧姆定律,感应电流的最大值Im ，感应电流的瞬时值
i= ;电路的某一段上电压的最大值Um= ;瞬时值u=

（二）用图像描述交变电流
图5－1－2所示为以线圈通过中性面时为计时起点的交变电流的e－t和i-t图象：

思考：图像各对应哪个转动过程?由图像可以得到哪些信息？
精讲点评
一、用函数表达式描述交变电流
例题1：闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2 V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e＝________ V，电动势的峰值为________ V，从中性面起经 s，交流电动势的大小为________ V.
答案：e＝2sin 8πt　 2 　1
二、用图象描述交变电流
例题2：矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动．线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图2所示．下面说法中正确的是(　　)

图2
A．t1时刻通过线圈的磁通量为零
B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D．每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大
答案：D
三、瞬时值、最大值、平均值的计算
例题3：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100匝，转速为 r/min，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.03 Wb，则感应电动势最大值为多少？当线圈平面与中性面夹角为时，感应电动势为多少？答案：1 V　 V
例题4：如图5所示，匝数为n，面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为ω，求线圈从图示位置转过180°时间内的平均感应电动势．

图5
答案： nBSω方法总结　平均感应电动势不等于始、末两瞬时电动势值的平均值，必须用法拉第电磁感应定律计算即＝n.
当堂验收
1．标有“220 V,0.5 μF”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用(　　)
A．220sin 100πt V B．220 V的照明电路中
C．380sin 100πt V D．380 V的动力电路中 答案：A
2．(双选)矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图2所示．下列结论正确的是(　　)

图2
A．在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，电动势最大
B．在t＝0.2 s和t＝0.4 s时，电动势改变方向
C．电动势的最大值是157 V
D．在t＝0.4 s时，磁通量变化率最大，其值为3.14 Wb/s
答案：CD
课堂小结
1．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流。
2．从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=NBSωsinωt，感应电动势的最大值为Em=NBSω。
3．会看交变电流的图像,能从图像中得到有用信息,能把图像与实际情况相结合.
课后巩固
1．一矩形线圈在匀强磁场中以角速度4π rad/s匀速转动，产生的交变电动势的图象如图12所示．则交变电流的频率为______Hz，当t＝0时，线圈平面与磁感线________，当t＝0.5 s时，e为______V.
答案：2　垂直　0
2．(双选)距离足够大的金属板A、B间有一电子(不计重力影响)，在A、B间接有如图2所示的正弦式电压u，t＝0时电子从静止开始运动，则(　　)
图2

A．电子做往复运动
B．在足够长的时间后，电子一定要碰到某个金属板上
C．t＝T/2时，电子速度达到最大值
D．t＝T时，电子将回到原出发点 答案：BC
2．有一个10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图3所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T．问：
图3
(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？
(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？
(3)写出感应电动势随时间变化的表达式．
答案：(1)6.28 V　6.28 A　(2)5.44 V(3)e＝6.28sin 10πt V

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