- 200.00 KB
- 2021-05-26 发布
- 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
- 网站客服QQ:403074932
2.1 认识交变电流、2.2 交变电流的描述 学案(粤教版选修3-2)
1.强弱和方向都不随时间改变的电流叫做________电流,简称________;强弱和方向都随时间作周期性变化的电流叫做________电流,简称交流.
2.交变电流是由________发电机产生的.当线圈在________磁场中绕________________的轴匀速转动时,产生交变电流.线圈平面跟磁感线________时,线圈所处的这个位置叫做中性面,线圈平面每经过一次中性面,线圈中感应电流的方向就____________.
3.交流发电机的线圈在磁场中匀速转动,感应电动势e的变化规律为____________.
若把线圈和电阻R′连成闭合电路,设总电阻为R,则电路中电流的瞬时值
i=________________,电阻R′上的电压瞬时值u=________________.
4.家庭电路中的交变电流是________电流,它是一种最________、最________的交变电流.
5.(双选)下图所示的4种电流随时间变化的图中,属于交变电流的有( )
6.下列各图中,哪些情况线圈中不能产生交流电( )
7.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,下列说法中正确的是( )
A.在中性面时,通过线圈的磁通量最大
B.在中性面时,感应电动势最大
C.穿过线圈的磁通量为零时,感应电动势也为零
D.穿过线圈的磁通量为零时,磁通量的变化率也为零
【概念规律练】
知识点一 交变电流的产生
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平行
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.线圈中的电动势达到最大值
2.如图1所示为演示交变电流产生的装置图,关于这个实验,正确的说法是( )
图1
A.线圈每转动一周,指针左右摆动两次
B.图示位置为中性面,线圈中无感应电流
C.图示位置ab边的感应电流方向为a→b
D.线圈平面与磁场方向平行时,磁通量变化率为零
知识点二 用函数表达式描述交变电流
3.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.
4.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2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2
(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.
知识点三 用图象描述交变电流
5.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd,以恒定的角速度绕ab边转动,磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t=0时刻,线圈平面与纸面重合(如图2所示),线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正,则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是 ( )
6.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4所示.下面说法中正确的是( )
图4
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
【方法技巧练】
瞬时值、平均值的计算方法
7.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,则线圈平面转到与磁感线平行时,感应电动势为多少?当线圈平面与中性面夹角为时,感应电动势为多少?
8.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
参考答案
课前预习练
1.恒定 直流 交变
2.交流 匀强 垂直于磁感线 垂直 改变一次
3.e=Emsin ωt sin ωt sin ωt
4.正弦式 简单 基本
5.CD [恒定电流是强弱和方向都不随时间改变,交变电流是强弱和方向都随时间改变,正弦式交变电流是按正弦规律变化的交变电流,图象中数值的正、负表示电流方向.A选项中电流数值总为正,表示电流方向不变,是恒定电流.B选项中图象虽为正弦,但由于电流总是正值,表示电流方向不变,电流大小随时间变化,也是恒定电流.C、D选项中电流强度和方向都随时间作周期性变化,是交变电流.因此,是交变电流的只有C和D,是正弦式交变电流的只有D.]
6.A [A中线圈中的磁通量始终是零,故无感应电流产生;B、C、D中都是线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,故能产生交流电.]
7.A [中性面和磁场方向垂直,通过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零.]
课堂探究练
1.B [中性面是穿过线圈的磁通量最大的位置,也是磁通量变化率为零的位置,在该位置上穿过线圈的磁通量最大,感应电动势为零,无感应电流.]
点评 磁通量大不代表磁通量的变化率大,线圈通过中性面时不切割磁感线,表明此时磁通量不变.
2.C [线圈在磁场中匀速转动时,在电路中产生呈周期性变化的交变电流,线圈经过中性面时电流改变方向,线圈每转动一周,有两次通过中性面,电流方向改变两次,指针左右摆动一次,故A错;线圈处于图示位置时,ab边向右运动,由右手定则,ab边的感应电流方向为a→b,故C对;线圈平面与磁场方向平行时,ab、cd边垂直切割磁感线,线圈产生的电动势最大,也可以这样认为,线圈平面与磁场方向平行时,磁通量为零,但磁通量的变化率最大,B、D错误。]
点评 (1)线圈平面垂直于磁感线时,线圈中的感应电流为零,这一位置叫中性面.线圈平面经过中性面时,电流方向就发生改变.线圈绕轴转一周经过中性面两次,因此感应电流方向改变两次.
(2)线圈经过中性面时,穿过线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为零(即各边都不切割),所以感应电动势为零.
3.2sin 8πt 2 1
解析 当线圈平面与磁场平行时(S//B),感应电动势最大,即Em=2 V,ω=2πn=2π× rad/s=8π rad/s,则从中性面开始计时,瞬时值表达式:e=Emsin ωt=2sin 8πt V,当t= s时,e=2sin(8π×) V=1 V.
点评 当闭合线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动,且从中性面开始计时时产生正弦式交流电,电动势的表达式e=Emsin ωt,Em为最大值即线圈平面与磁场方向平行时的瞬时值,ω为转动角速度.
4.(1)6.28 V 6.28 A (2)5.44 V
(3)e=6.28sin 10πt V
解析 (1)交变电流电动势的最大值为
Em=nBSω=10×0.5×0.22×10π V=6.28 V,
电流的最大值为
Im=Em/R= A=6.28 A.
(2)线框转过60°时,感应电动势e=Emsin 60°=5.44 V.
(3)由于线框转动是从中性面开始计时的,所以电动势的瞬时值表达式为e=Emsin ωt=6.28sin 10πt V.
点评 (1)电动势最大值Em=nBSω.
(2)当计时起点为中性面位置时电动势的表达式为e=Emsin ωt
当计时起点为线圈平面与磁场方向平行时,电动势的表达式为e=Emcos ωt.
5.C [线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,可以产生按正弦规律变化的交流电.对于图示起始时刻,线圈的cd边离开纸面向纸外运动,速度方向和磁场方向垂直,产生的电动势的瞬时值最大;用右手定则判断出电流方向为逆时针方向,与规定的正方向相同.所以C对.]
点评 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,可以产生按正弦规律变化的交流电.其中“线圈”无特殊要求,即矩形线圈、圆形线圈等其他形状都可,“绕某一轴匀速转动”,只要求此轴垂直于磁场方向,没有其他限制条件.
6.D [t1、t3时刻感应电动势为零,线圈位于中性面位置,所以穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,A、C错误;t2时刻感应电动势最大,线圈位于中性面的垂面位置,穿过线圈的磁通量为零,B错误;由于线圈每过一次中性面时,穿过线圈的磁通量的绝对值最大,e变换方向,所以D正确.]
点评 当感应电动势最大时,磁通量的变化率最大,磁通量却最小.
7.1 V V
解析 由题意知:Φm=0.03 Wb
ω=2πn=2π×× rad/s= rad/s.
线圈转至与磁感线平行时,感应电动势最大,故
Em=NBSω=NΦmω=100×0.03× V=1 V
瞬时值表达式e=Emsin ωt=sin V
当θ=ωt=时,e=sin V= V.
方法总结 (1)要记住两个特殊位置感应电动势的瞬时值,即中性面位置e=0;线圈平面与磁感线平行的位置e=Em=nBSω.
(2)确定线圈从哪个位置开始计时的,从而确定电动势的瞬时值表达式是正弦形式还是余弦形式.
8. nBSω
解析 由楞次定律可判断线圈从图示位置转过180°时间内,线圈中的平均感应电动势E≠0.磁通量是没有方向的标量,但却有正负.如果我们规定磁感线从线圈的一侧穿入另一侧,穿出磁通量为正,那么从另一侧穿入这一侧穿出时,磁通量就为负了.设线圈转过180°时,穿过它的磁通量Φ′=BS,那么图示位置时穿过它的磁通量Φ=-BS.由法拉第电磁感应定律得:=n=n=n=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.
相关文档
- 广东省惠州市高中物理第一章电场第2021-05-266页
- 河北省石家庄二中高中物理 2导体的2021-05-264页
- 2020年高中物理第2节 液 体2021-05-2610页
- 高中物理 第5章 光的干涉 衍射 偏2021-05-261页
- 2020版高中物理 第二章 机械波试卷2021-05-269页
- 2020高中物理 第5章 磁场 单元测试2021-05-265页
- 2020高中物理 第1、2章 静电场 电2021-05-269页
- 海南省东方市琼西中学高中物理静电2021-05-265页
- 2020高中物理 第二章 第3节 欧姆定2021-05-267页
- 高中物理 第四章 牛顿运动定律思维2021-05-261页