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人教版高中物理选修三第五章交变电流导学案.doc
5.1 交变电流 学 案
[学习目标]
1、理解交变电流的产生原理及变化规律;
2、理解描述交变电流几个物理量以及它们之间的关系;
3、理解电感、电容器对交变电流有阻碍作用的原因?
[自主学习]
一、交变电流的产生
1、什么是中性面?
2、当线圈处于中性面时,穿过线圈的磁通量 ,感应电流为 ,而当线圈垂直于中性面时,穿过线圈的磁通量为 ,感应电流 。
3、线圈每转动一周,电流方向改变 次,电流方向改变时,线圈处于什么位置?我国日常生活中使用的交变电流一秒中电流方向改变 次。
二、交变电流的描述
1、写出正弦式交变电流电动势的最大值、瞬时值、有效值以及平均值表达式?
2、对于正弦式交变电流其有效值与最大值得关系是: ,是不是对一切交变电流都是如此?
3、在我们经常遇到的问题中,那些地方应用有效值?那些地方应用最大值?那些地方应用平均值?
三、电感、电容
1、试分析电感电容器对交变电流有阻碍作用的原因?感抗与容抗与那些因素有关?有什么关系?
2、扼流圈分为低频扼流圈和高频扼流圈:那低频扼流圈的作用是: ,高频扼流圈的作用是: 。
[典型例题]
例1:一矩形线圈,绕垂直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的变化如图所示,下列说法中正确的是( )
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改变方向时,通过线圈的磁通量的绝对值都为最大
例2、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( )
A、5 2 A B、5A
C、3.5 2 A D、3.5A
例3:如图,矩形线圈面积为s,匝数为N,线圈电阻为r,在磁感强度为B的匀强磁场中绕OO`轴以角速度ω匀速转动,外电路电阻为R。求:
⑴、写出线圈在转动中产生的电动势的最大值表达式;
⑵、如果线圈从图示位置开始计时,写出电动势的瞬时表达式;
⑶、当线圈由图示位置转过900的过程中,电阻R上所产生的热量;
⑷、当线圈由图示位置转过900的过程中,通过电阻R的电荷量。
[针对训练]
1、交流发电机在工作时电动势为e= Emsinωt ,若将发电机的转速提高一倍,同时将电枢所围面积减少一半,其它条件不变,则电动势为( )
A、e= Emsin(ωt/2) B、e= 2Emsin(ωt/2)
C、e= Emsin2ωt D、e= Em/2sin2ωt
2、一电热器接在10v的电源上,产生的热功率为P,把它改接到另一正弦交变电路中,要使产生的热功率为原来的一半,如果忽略电阻值随温度的变化,则该交变电流的电压的最大值为等于( )
A、5v B、14v C、7.1v D、10v
3、如图是一个正弦交变电流的i—t图象,根据这一图象,该交流电的瞬时值表达式为
A,它的有效值为 A。
4、如图所示,A、B、C为三个相同的灯泡,a、b、c为与之串联的三个元件,E1为直流电源,E2为交流电源。当开关S接“1”时,A、B两灯均正常发光,C灯不亮。S接“2”时,A灯仍正常发光,B灯变暗,C灯正常发光。由此可知,a元件应是 b元件应是 c元件应是 。
5、一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中以某一边为轴做匀速转动,磁场方向与轴垂直,线圈中感应电动势e与时间t的关系如图所示,则磁感应强度B= ,在t=T/12时刻,线圈平面与磁感线的夹角等于 。
6、如图所示,表示一交流电的电流随时间的变化图象,
其中电流正值为正弦曲线的正半周,则该交流电的
有效值为多少?
7、如图所示,一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动,线圈匝数N=100,线圈电阻r=3Ω,ab=cd=0.5m,bc=ad=0.4m,磁感应强度B=0.5T,
电阻R=311Ω,当线圈以n=300r/min的转速匀速转动时,求:
⑴感应电动势的最大值;
⑵t=0时刻,线圈在图示位置,写出此交变电流电动势的瞬时值表达式;
⑶此电压表的示数是多少?
[能力训练]
1、如图甲中所示,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Φ随时间t变化的规律如图乙所示,下列论述正确的是( )
A、t1时刻线圈中感应电动势最大;
B、t2时刻导线ad的速度方向跟磁感线垂直;
C
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