高中物理第2章交變電流的產(chǎn)生及描述學(xué)案教科版選修3-2-wenkub
2022-12-20 03:35:49 本頁(yè)面
【正文】 ＝ 2nπ Φ mT 由 Φ － t 圖線可知， Φ m＝ 10 － 2 Wb， T＝ s 所以 Em＝ 20π V ＝ V. (2)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 ω ＝ 2πT ＝ rad/s＝ 10π rad/s ，由于從垂直中性面處開(kāi)始計(jì)時(shí)，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為 e＝ Emcos ωt ＝ (10π t) V (3)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò) 130 s 時(shí) e＝ 20πcos (10 π 130) V＝ 10π V ＝ V (4)電動(dòng)勢(shì)的有效值 E＝ Em2＝ 10 2π V U＝ RR＋ rE＝ 9010010 2π V ＝ 9 2π V≈40 V 答案 (1) V (2)e＝ (10π t) V (3) V (4)40 V 二、交變電流圖像的應(yīng)用 正弦交流電的圖像是一條正弦曲線，從圖像中可以得到以下信息： 1．周期 (T)和角速度 (ω )：線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 ω ＝ 2πT . 2．峰值 (Em， Im)：圖像上的峰值．可計(jì)算出有效值 E＝ Em2， I＝ Im2. 3．瞬時(shí)值：每個(gè) “ 點(diǎn) ” 表示某一時(shí)刻的瞬時(shí)值． 4．可確定線圈位于中性面的時(shí)刻，也可確定線圈平行于磁感線的時(shí)刻． 5．判斷線圈中磁通量 Φ 及磁通量變化率 Δ ΦΔ t的變化情況． 例 2 如圖 2 所示，圖線 a 是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖線 b 所 示，以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法正確的是 ( ) 圖 2 A．在圖中 t＝ 0 時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零 B．線圈先、后兩次轉(zhuǎn)速之比為 3∶2 C．交流電 a 的瞬時(shí)值為 u＝ 10sin (5π t) V D．交流電 b 的最大值為 203 V 解析 由題圖可知， t＝ 0 時(shí)刻線圈均在中性面，穿過(guò)線圈的磁通量最大， A 錯(cuò)誤；由題圖可知Ta∶ Tb＝ 2∶3 ，故 na∶ nb＝ 3∶2 ， B 正確；由題圖可知， C正確；因 ω a∶ ω b＝ 3∶2 ，交流電最大值 Um＝ NBSω ，故 Uma∶ Umb＝ 3∶2 ， Umb＝ 23Uma＝ 203 V， D 正確． 答案 BCD 三、交變電流有效值的計(jì)算 交變電流有效值的計(jì)算一般有以下兩種情況： 1．對(duì)于按正 (余 )弦規(guī)律變化的電流，可先根據(jù) Em＝ NBSω 求出其峰值，然后根據(jù) E＝ Em2求出其有效值． 2．當(dāng)電流按非正弦規(guī)律變化時(shí)，必須根據(jù)有效值的定義求解．計(jì)算時(shí)要注意三同：相同電阻、相同時(shí)間 (一般要取一個(gè)周期 )、產(chǎn)生相同熱量． 例 3 圖 3 表示一交流電電流隨時(shí)間變化的圖像，其中電流的正值為正弦曲線的正半周，其最大值為 Im；電流的負(fù)值強(qiáng)度為 Im，則該交流電的有效值為 ( ) 圖 3 A. Im2 B. 2Im C． Im D. 32 Im 解析 根據(jù)有效值的定義，取一個(gè)周期 T，則 Q＝ ( Im2)2RT2＋ I2mRT2＝ I2RT 解得 I＝ 32 Im，故選 D. 答案 D 四、交變電流 “ 四值 ” 的應(yīng)用比較 交變電流的四值，即峰值、有效值、瞬時(shí)值、平均值，在不同情況 下的使用： (1)在研究電容器的耐壓值時(shí)，只能用峰值． (2)在研究交變電流做功、電功率及產(chǎn)生的熱量時(shí)，只能用有效值，交流電表顯示的也是有效值． (3)在研究交變電流通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量時(shí)，只能用平均值． (4)在研究某一時(shí)刻線圈受到的安培力時(shí)，只能用瞬時(shí)值． 特別提醒 (1)交變電流的平均值是針對(duì)某一過(guò)程的物理量，在不同的時(shí)間內(nèi)平均值一般不相同．
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