高二物理交变电流复习课

I
2 Rt
Ba2
2R
2
R
2
B2a4
4R
(2)线圈从图示位置转过T／4的过程中通过线圈某截 面的电量q
解析：
E
t
Ba2
2
2Ba2
I E 2Ba2 R R
q It 2Ba2 Ba2 R 2 R
例3、一线圈在匀强磁场中匀速转动，每分 钟转240转，已知这线圈平面在转至跟磁场 平行时的电动势是2V。求:
e Em sin t i Im sin t
u Um sin t
应用：计算线圈某时刻的受力情况
2、最大值
m nBS
Um
R R
r
m
Im
m
R
r
应用：电容器和晶体管的耐压值
3、有效值
（1）、正弦交流电的有效值与最大值的关系是：
m ;U Um ; I Im .
2
2
2
（2）、一般交流电有效值的求法---- 分段求和
3
4
ts
I 2 ( 2 )2 1 ( 4 )2 1 22 22
图15 3
I 5A
练习4：通过某电阻的周期性交变电流的图象 如右。求该交流电的有效值I
【例4】如图所示，线圈的面积是0.05㎡，共有100匝； 线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应 强度为B＝1／πT，当线圈以300r/min的转速匀速旋 转时，求：
e 50sin(10 1 ) 43.3V
30
(3)电路中电压表和电流表示数各是多少。 电动势的有效值为
E Em 50 35.4V 22
电流表的示数
I E 35.4 3.54A R r 91
电压表的示数
U IR 3.949 31.86V
（4）线圈每转过一周，外力所做的功。
( C)
例9、 如图5－15所示，单匝面积为S的矩形线 圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直磁 场方向的轴匀速转动，角速度为ω，线圈自身 电阻为r，负载电阻为R．线圈由图示位置转动 90°的过程中：
1）线圈产生的平均电动势？
2）通过电阻R上的电量 ？
3）电阻R上产生的焦耳热？
4）外力所做的功是多少？
解2 ：通过电阻R上的电量
q It t
Rr
BS Rr
t 2
例9、 如图5－15所示，单匝面积为S的矩形线圈，在磁感应强度 为B的匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动，角速度为ω， 线圈自身电阻为r，负载电阻为R．线圈由图示位置转动90°的 过程中：
所用时间 t T 产生的平均电动势为
4 2
E n 2 nBS t
平均电流为
I E 2nBS R r (R r)
通过R的电量
q It nBS Rr
（2）电阻R上产生的焦耳热Q
在此过程中电阻R上的焦耳热为一个周期 内产生焦耳热的1／4，
Q 1 I 2RT 1 ( nBS 2 )2 R 2
C、交流电流表和交流电压表的读数是 有效值
D、对于交流电若没有特殊说明的均指 有效值
4、平均值
E N t
应用:计算通过某导体截面的电量
q It
E
t
N
t
t
N
R总
R总
R总
[例3]、如图表示一交流随时间变化的图像， 求此交流的有效值。
解析：
iA
2
I 2RT
I12
R
T 2
I
2
2
R
T 2
o
4
12
根Q据电I 流2R的T热效I12应R来t1 规 定I22，Rt让2 交流与直流分
别通过相同的电阻，如果在交流的一个周期内它 们产生的热量相等，就把这个直流的数值叫做这 个交流的有效值。
应用
A、计算电路中的电功、电热、电功率 用有效值 B、交流用电器的额定电压和额定电流 及保险丝的熔断电流指的是有效值；
（1）写出电路中电流瞬时值的表达式。
（2）这线圈平面从中性面开始，在
1 48
s末的
电动势是多大？
（3）如果线圈电阻是0.5Ω,负载电阻是1.5 Ω, 则此刻电流是多少？
E=2Sin8πt (V)
1V
0.5ABiblioteka 课堂达标评价：1. （2008年高考山东理综卷）图1、图2分别表示两种电压的波形， 其中图1所示电压按正弦规律变化。下列说法正确的是 A.图1表示交流电，图2表示直流电 B.两种电压的有效值相等 C.图1所示电压的瞬时值表达式为u=311sin100 V D.图1所示电压经匝数比为10:1的变压器变压后，频率变为原来的
4
4 Rr
R(nBS
(R r)2
)2
〖练习4〗边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为 B的匀强磁场中，以OO’为轴匀速转动，角速度为ω， 转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R，求：
(1)线圈从图示位置转过T／4的过程中产生的热量Q
解析： Em Ba2
I Im Ba2
2 2R
tT 4 2
Q
线圈转动一周外力做的功等于电路中 产生的电能
T＝2π／ω
E2
W PT
T
Rr
【例5】如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为 S，线圈内阻为r，在磁感应强度为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。在线圈 由图示位置转过90°的过程中，求：
(1)通过电阻R的电量q；
解析：在此过程中，穿过线圈磁通量变化 BS
例9、 如图5－15所示，单匝面积为S的矩形线圈，在磁感应强度 为B的匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动，角速度为ω， 线圈自身电阻为r，负载电阻为R．线圈由图示位置转动90°的 过程中：
1）线圈产生的平均电动势？
2）通过电阻R上的电量 ？
解1 ：线圈转过900过程的时间
平均电动势
t
2 BS
(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线 圈中感应电动势的瞬时表达式；
解析：
e Em sint NBS2 nsin(2 nt)
100 1 0.05 2 300 sin(2 300 t)
60
60
50sin(10t)V
(2)线圈转过1／30s时电动势的瞬时值多大；
当t＝1／30s时，电动势的瞬时值
五、交变电流的变化规律
以线圈经过中性面开始计时，
在时刻t线圈中的感应电动势
ωt
（ab和cd边切割磁感线 ）
ωt e nBS sint
令 Em NBL2 =NB ωS
Em sin t
i
Em R
s in t
Im
sin t
u Um sint
一、交变电流的四值及其应用 1、瞬时值：（从中性面计时）
高二物理 交变电流复习课
(甲)
中性面: B⊥S ab和cd边都不
切割磁感线
φ最大,E＝0, 0
t
线圈经中性面时，电流将改变方向一次
(乙)
线圈转动一周，电流方向改变两次
B∥S ab、dc边垂直
切割磁感应线，
φ=0
Emax=2BLabν
最大 νEm=ax=ωBLSadω/2
t
I最大,感应电流方向b到a