高中物理选修 交变电流.ppt

高中物理选修 交变电流
第1页，共13页，2022年，5月20日，10点17分，星期四
，是楞次定律及法拉第电磁感应定律的具体应用。其知识特点是需要了解识记的基本概念较多，但重点内容3
【答案】
第7页，共13页，2022年，5月20日，10点17分，星期四
【解析】(1)沿O'O方向看去，磁场分布的侧视图如图11-1-4所示。
由图可知，线圈转动时只有一条边切割磁感线，产生感应电动势，在t 时刻线圈的电动势为
e=nBlv⊥=nBlv·sinωt ①
其中 ②
解得 e= nBl2ωsinωt
据闭合电路欧姆定律可知，闭合电路中的电流为

(2)由电流瞬时值表达式知， 时，流过电阻Ｒ的电流为
由部分电路欧姆定律知， 时，电阻Ｒ两端电压为 。
图11-1-4
【名师支招】(1)只有具体推导，才能得出正确的瞬时值表达式，解析本题时，若不具体推导，只凭记忆Em=nBSω，写出瞬时值表达式，就刚好掉入出题者设计的陷阱。
(2)闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律对交变电流也是适用的。
(3)写瞬时值表达式时，必须注意在t=0时刻，感应电动势(或电流)的值是否为零，只有从线圈垂直于匀强磁场(位于中性面)时刻开始计时时，交变电流的瞬时值表达式才是正弦函数式。
第8页，共13页，2022年，5月20日，10点17分，星期四
1
(单项选择)如图11-1-5(a)所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角θ=45°时(如图11-1-5(b))为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是 ( )
图11-1-5
D
第9页，共13页，2022年，5月20日，10点17分，星期四
【例2】如图11-1-6所示是一交流电压随时间变化
的图象，此交流电压的有效值等于______Ｖ。
热点二 交变电流有效值的计算
【解析】如图11-1-6所示给出的是一方波交
流电，周期为Ｔ＝，前 时间内Ｕ1＝
100V，后 时间内Ｕ2＝-50Ｖ。设
该交流电压的有效值为Ｕ，根据有效值的定
义，有

代入已知数据，解得Ｕ＝ Ｖ
图11-1-6
【名师支招】公式 和 只适用于正弦式交变电流，对于非正弦式交变电流的有效值，据有效值的定义求解。
第10页，共13页，2022年，5月20日，10点17分，星期四
2
【答案】
多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速。现在的调光灯、调速风扇是用可控硅电子元件来实现的，如图11-1-7所示为经过一个可控硅调节后加在电灯上的电压。即在正弦交变电流的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯上的电压。那么现在电灯上的电压为多少？
图11-1-7
第11页，共13页，2022年，5月20日，10点17分，星期四
【例3】如图11-1-8所示，匀强磁强B= T，所用矩形线圈的匝数
N=100，边长ab= m，bc= m，以角速度ω=100π rad/s绕
OO′轴匀速转动。当线圈平面通过中性面时开始计时，试求：
(1)线圈产生的感应电动势的峰值；
(2)线圈中感应电动势的瞬时值表达式;
(3)由t=0至t=T/4过程中的平均电动势值。
热点三 交变电流的峰值、瞬时值、平均值的计算
图11-1-8
【解析】(1)因线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，所以Em=NBSω。
又S=ab·bc
所以Em=NB·ab·bc·ω=100××××100π V=314 V。
(2)由于线圈平面通过中性面开始计时，所以交流电瞬时值表达式
e=Em