当前位置：首页 > 2020高中物理 第5章 交变电流章末复习课学案 新人教版选修3-2
第5章 交变电流
章末复习课
【知识体系】
[答案填空] ①垂直于磁场的轴 ②最大 ③零 ④最大 ⑤sin ωt ⑥nBSω ⑦电流的热效应 ⑧
2
Em
11ΔΦn1
⑨ ⑩ ?n ?交流 ?高频 ?直流 ?低频 ?
fTΔtn22
?I2n2 ?Ir ?Ir
主题1 交流电四值的计算及应用
1．瞬时值：反映不同时刻交变电流的大小和方向，正弦式电流瞬时值表达式为：e＝Emsin
ωt，i＝Imsin ωt.应当注意必须从中性面开始．在研究某一时刻或某状态的问题时，要用
瞬时值．
2．峰值：交变电流的峰值是它能达到的最大值．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转所产生的交变电流的电动势，其最大值Em＝nBSω，在考虑电容器的耐压值时，应根据交流电的最大值．
1
ΔΦ3．平均值：平均值需用E＝n和
Δt的电荷量时要用电流的平均值，
.
进行计算，求一段时间内通过导体横截面
4．有效值：正弦式交流电的有效值E＝
Em
2
，I＝
Im
2
，U＝
Um
2
，其他交变电流的有效值
根据有效值的定义计算，求电功、电功率、焦耳热、确定保险丝的熔断电流，要用电流的有效值；没有特殊说明时，交流电的电流、电压、电动势指有效值，交流电表的测量值是有效值，交流用电设备上所标的额定电压、额定电流都是有效值．
【典例1】 如图所示，N＝50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1＝20 cm，ad边长l2＝25 cm，放在磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n＝3 000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r＝1Ω，外电路电阻R＝9Ω，t＝0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里．求：
(1)t＝0时感应电流的方向； (2)感应电动势的瞬时值表达式； (3)线圈转一圈外力做的功；
(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量． 解析：(1)根据右手定则，线圈感应电流方向为adcba. (2)线圈的角速度ω＝2πn＝100 πrad/s，
图示位置的感应电动势最大，其大小为Em＝NBl1l2ω， 代入数据得Em＝314 V， 感应电动势的瞬时值表达式：
e＝Em cos ωt＝314cos 100πt V.
(3)电动势的有效值E＝
Em
2
，
2π
线圈匀速转动的周期T＝＝0.02 s，
ω线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即：
W＝I(R＋r)T＝
2
E2
R＋r·T，
2
代入数据得W＝98.6 J.
(4)从t＝0起转过90°过程中，Δt内流过R的电荷量：
q＝
NΔΦNBΔSNBl1l2
Δt＝＝，
（R＋r）ΔtR＋rR＋r代入数据得q＝0.1 C. 题后反思
瞬时值、平均值、有效值的应用
(1)研究交变电流某一时刻的电流、电压或某一时刻线圈受到的安培力时，只能用瞬时值．
(2)不仅热量的计算用有效值，与热效应有关的计算，如保险丝的熔断电流都必须用有效值．
针对训练
1．一个按正弦规律变化的交流电的图象如图所示，由图象可知( )
A．该交变电流的频率为0.2 Hz B．该交变电流的有效值为14.1 A
C．该交变电流的瞬时值表达式为i＝20sin 0.02t A D．t＝时刻，该交变电流的大小与其有效值相等
8
1
解析：由图象可知T＝0.02 s，频率f＝＝50 Hz.电流最大值Im＝20 A，故有效值为ITT＝
Im
＝102 A．线圈转动的角速度ω＝2πf＝100π rad/s.瞬时值表达式为i＝20sin 1002
1T??πt A，将t＝代入瞬时值公式得i＝20sin?100π××0.02?A＝102 A．由以上可知B、D88??正确．
答案：BD
主题2 有关理想变压器的动态分析
分清变量和不变量，弄清U1、U2，I1、I2，R，n1、n2，P1、P2等物理量间的制约关系是对理想变压器电路进行动态分析的关键．
理想变压器电路的动态分析有下列两种情况： 1．匝数比不变的情况(如下图所示)．
3
n1
不变，负载R变化 n2
(1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2
不变．
(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化． (3)I2变化引起P2变化，P1＝P2，故P1发生变化． 2．负载电阻不变的情况(如下图所示)．
U1n1U2n2
n1
改变，负载R不变 n2
(1)U1不变，发生变化，故U2变化． (2)R不变，U2变化，故I2发生变化．
n1n2
U22
(3)根据P2＝，P2发生变化，再根据P1＝P2，故P1变化，P1＝U1I1，U1不变，故I1发生
R变化．
【典例2】 图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是( )
图甲
图乙
A．输入电压u的表达式u＝202sin 50π V
4
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