1、2.1 怎样产生交变电流 【学习目标】 1使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。 2掌握交变电流的变化规律及表示方法。 3理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。 【重点、难点】 1交变电流产生的物理过程的分析。 2交变电流的变化规律及应用。 预习案 1 叫做交流电； 叫做正弦交流电。 2线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最 ,磁通量的变化率最 ，感应电动势 最 线圈中的电流方向要发生改变; 线圈平行于中 性面时，穿过线圈的磁通量 最_ _,磁通量的变化最_ _，感应电动势最 。 3交变电流的瞬时值：如线圈在中性面位置计时时，瞬时电动势 e=_，瞬时电压 u= ，瞬时电流 i
2、= ；如线圈平行于磁场时计时，则瞬时电动势 e= ;瞬时电 压 u= ;瞬时电流 i= 。 4交变电流的有效值：它是根据电流的 正弦交流电的有效值与最大值之间的关系 是： E 有 = ,U 有 = ,I= 探究案 探究 一、交变电流的产生 1、为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交 变电流？ 2、当 abcd 线圈在磁场中绕 OO轴转动时，哪些边切割磁感线? 3、当 ab 边向右、cd 边向左运动时，线圈中感应电流的方向？ 4、当 ab 边向左、cd 边向右运动时，线圈中感应电流的方向如何? 5、线圈平面与磁感线平行时，ab 边与 cd 边线速度方向都跟磁感线方向垂直，即两边都垂
3、直切割磁感线，此时产生感应电动势有什么特点？ 6、线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小? 7、当线圈平面跟磁感线垂直时，ab 边和 cd 边线速度方向都跟磁感线平行，此时感应电动 势为多少？ 8、中性面： （1）中性面： （2）线圈处于中性面位置时，穿过线圈 最大，但 = t （3）线圈越过中性面，线圈中 I 感 方向要改变。线圈转一周，感应电流方向改变 次。 探究二、交变电流的变化规律 1、设线圈平面从中性面开始转动，角速度是 。经过时间 t，线圈转过的角度是 t，ab 边的线速度 v 的方向跟磁感线方向间的夹角也等于 t，如右图所示。设 ab 边长为 L1，bc 边长 L2，磁感应强度
4、为 B，这时 ab 边产生的感应电动势多大? 2、此时整个线框中感应电动势多大? 3、若 线 圈 有 N 匝 呢 ？ 4、 电动势、电流、电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示：来源:学*科*网 Z*X*X*K 5、几种常见的交变电波形 训练案 题型一：交变电流的概念来源:学,科,网 1下列各图中，表示交变电流的是( ) 2矩形线框绕垂直于匀强磁场且沿线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正 确的是( ) A当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大 B当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零 C每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次 D线框经过中性面时
5、，各边不切割磁感线 题型二：交变电流的规律 3.如图所示，一矩形线圈 abcd，已知 ab 边长为 l1， bc 边长为 l2，在磁感应强度为 B 的匀 强磁场中绕 OO轴以角速度 从图示位置开始匀速转动，则 t 时刻线圈中的感应电动势 为( ) A0.5 Bl1l2 sin t B0.5 Bl1l2 cos t C Bl1l2 sin t D Bl1l2 cos t 4.如图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( ) 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
6、变化率为零 题型三：交变电流的图象 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 t0 时刻，线圈平面与纸面 重合(如图所示)，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矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的波形如图所示，下列说法中正确 ( ) A t1时刻穿过线圈的磁通量达到峰值 B在 t2时刻穿过线圈的磁通量达到峰值 C在 t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值 D在 t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值
7、2.2 怎样描述交变电流 【学习目标】 1、知道交变电流的周期和频率，以及它们与转子角速度的关 系。 2、知道交变电流和电压的最大值、瞬时值、有效值等及其关系。 3、知道我国供电线路交变电流的周期和频率。 【重点、难点】 1、周期、频率的概念，有效值的概念和计算 2、有效值的概念和计算 预习案 1.交变电流的周期和频率 (1)周期 T：交变电流完成_所需要的时间.用_表示,单位_. (2)频率：1 秒内完成_的次数.用 f 表示,单位：_. (3)周期和频率的关系：_或_. (4)物理意义：表征交变电流变化的快慢. (5)线圈转动角速度 与频率 f 的关系：_. 2.交变电流的峰值 (1)交变
8、电流在一个周期内所能达到的最大值叫做交变电流的峰值.以此可以表示交变电流 的强弱或电压的高低. (2)意义：磁场中旋转线圈与中性面垂直时交变电流的瞬时值.对单匝线圈而言,其电压的峰 值可表示为 Em=_或 Em=_. 电流的峰值可表示为 Im=_或 Im=_. 3.交变电流的有效值 (1)根据电流的_来规定.让交变电流和直流通过相同阻值的电阻,如果它们在相等 的时间内产生的_相等,就把这一直流电的数值叫做这一交变电流的有效值. (2)有效值和峰值的关系 E=_,U=_,I=_.，这一关系只适用于_电流. (3)在没有特别说明时,通常所说的交变电压、电压、电动势都是指有效值,交流电表测量的 值也
9、是有效值,交流用电设备铭牌标出的电压、电流值也是指有效值. 探究案 探究一、周期和频率 1.什么是周期，频率？它们之间有什么关系？ 2. 与周期 T、频率 f 之间的关系是什么？ 3、如图所示，这个交流电的周期是多少？频率是多少？来源:学科网 探究二、峰值和有效值 （一） 、峰值 交变电流的峰值 Im 或 Um 表示什么？ （二） 、有效值 1.如图所示，通过一个 R=1 的电阻 i 随时间变 化的曲线。这个电流不是恒定电流。 2.怎样计算通电 1s 内电阻 R 中产生的热量？ 3.如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻 R，也能在 1s 内产生同样的热， 这个电流是多大？ 来源:学
10、科网 ZXXK 4. 什么是交流电的有效值？ 5. 理论计算表明，正弦交变电流的有效值 I、U 与峰值 I m、U m之间有什么关系？ 探究三、交流电的相位 1、什么是相位？ 2、什么是相位差 训练案 题型一：交变电流的周期和频率 1某交变电流的方向在 1 s 内改变 100 次，则其周期 T 和频率 f 分别为( ) A T0.01 s B T0.02 s C f100 Hz D f50 Hz 2.某交变电压随时间的变化 规律如图所示，则此交变电流的频率为 _Hz.线圈转动的角速度是_rad/s.若将此电压加在 10 F 的电容器上，则 电容器的耐压值不应小于_V. 3我国照明电压的瞬时值表
11、达式为 e220 sin(100 t) V，它的周期是_，频率2 是_，在 1 s 内电流的方向改变_次，电压最大值为_ 题型二：交流电的有效值和最大值 4关于交流电的有效值 U 和最大值 Um，下列说法中正确的是( ) A任何形式的交流电都具有 U 的关系 Um2 B只有正弦交流电才具有 U 的关系 Um2 C照明电压 220 V，动力电压 380 V 指的都是最大值 D交流电压表和交流电流表测的都是最大值 5已知负载上的交变电流 u311sin(314 t) V， i14.1sin(314 t) A，根据这两式判断， 下述结论中正确的是( ) A电压的有效值为 311 V B负载电阻的大小
12、为 22 C交变 电流的频率是 55 Hz D交变电流的周期是 0.01 s 6在电路的 MN 间加一如图所示的正弦交流电，负载电阻为 100 ，若不考虑电表内阻对 电路的影响，则交流电压表和交流电流表的读数分别为( ) A220 V,2.20 A B311 V,2.20 A C220 V,3.11 A D311 V,3.11 A 7一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示已知发电机线圈 内阻为 5.0 ，现外接一只电阻为 95.0 的灯泡，如图乙所示，则( ) A电压表V 的示数为 220 V B电路中的电流方向每秒钟改变 50 次 C灯泡实际消耗的功率为 484 W D
13、发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2 J C220 D220 2 2.3 探究电阻、电感和电容的作用 【学习目标】 1、理解为什么电感对交变电流有阻碍作用； 2、知道用感抗来表示电感，电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素有关； 3、知道交变电流能通过电容，知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用； 4、知道用容抗来表示电容对交变电流阻碍作用的大小，知道容抗与哪些因素有关。 【重点、难点】来源:学科网 ZXXK 1、电感对交变电流的阻碍作用大小及感抗与哪些因素有关； 2、电容对交变电流的阻碍作用大小及容抗与哪些因素有关。 3、交变电流能够通过电容器的本质。 预习案 1、实验表明电
14、感对交变电流有阻碍作用 ：电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗表示， 线圈的_越大，交变电流的_越高，阻碍作用越大，感抗也越大 ，低频扼流 圈的 自感系数很大，它有“_” 的作用，高频扼流圈的自感系数较小，它有 “_”的作用。 2、电容对交变电流的阻碍作用 ： (1)通过实验可以看到交变电流能够通过电容器，其实 自由电荷并未通过极板间的绝缘介质，只是在交变电压的作用下 ，电容器交替进行 _ 电路中就有了电流。 (2)容抗：表示电容对交流的阻碍作用的大小，_越 大，交流的_越高，电容器对交流的阻碍作用越小，容抗也越小。(3)电容在电路中 的作用是“_” 探究案 探究一、电感对交变电流的阻碍作用 1
15、、连接实验电络图 2、 （1） （2） （3）三个电路图中交流电源与直流电源的电动势相同。A 1、A 2、A 3为三个完全 相同的小灯泡。闭合电键，观察 A1、A 2、A 3亮度。 3、实验结果是什么？如何解释？ 4、什 么是感抗？它的大小与什么因素有关？ 探究二、电容对交变电流的作用 1、连接实验电络图 2、 （1） （2）两个电路中交流电源与直流电源电动势相同，A 1、A 2、为两个完全相同的小灯 泡，闭合电键，观察 A1、A 2、的亮暗情况。 3、实验结果是什么？如何解释？ 4、什么是容抗？它的大小与什么因素有关？ 训练案 题型一：感抗和容抗 1.如图所示交流电源的电压有效值跟直流电源的
16、电压相等，当将双刀双 掷开关接到直流电源上时，灯泡的实际功率为 P1，而将双刀双掷开关接 在交流电源上时，灯泡的实际功率为 P2则( ) A P1 P2 B P1 P2 C P1 P2 D不能比较 2某信号源中有直流成分、交流高频成分和交流低频成分，为使放大器仅得到交流低频成 分，如下图所示电路中可行的是( ) 3交变电流通过一段长直导线时，电流为 I，如果把这根长直导线绕成线圈，再接入原电 路，通过线圈的电流为 I，则( ) A I I B I I C I I D无法比较 4.如图所示，两个同学利用图示装置做实验，第一位同学使导体杆 ab 在导轨上匀速运动， 第二位同学使杆 ab 在导轨上做
17、变速运动，但两位同学对 ab 杆做的功一 样多，第一位同学 的方法使小灯泡消耗的电能为 W1，第二位同学的方法使小灯泡消耗 的电能为 W2，它们相比较( ) A W1 W2 B W1 W2 C W1 W2 D不能比较 5对电容器能通交变电流的原因，下列说法正确的是( ) A当电容器接到交流电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有交变电流 B当电容器接到交流电源上时，电容器交替进行充电和放电，电路中才有交变电流 C在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动 D在有电容器的交流电路中，没有电荷通过电容器 6.一个灯泡通过一个线圈与一交流电源相连接，如图所示一块铁插进线圈之后，该灯将( ) A变
18、亮 B变暗 C没有影响 D无法判断 题型二：电阻、电感、电容的作用比较 7.如图所示的电路中，正弦交流电源电压的有效值为 220 V，则关于交流电压表的示数， 以下说法中正确的是( ) A等于 220 V B大于 220 V C小于 220 V D等于零 8.在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送给 下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输入给下一级，我们采用了如图 装置电路，其中代号 a、 b 应选择的元件是( ) A a 是电容较大的电容器， b 是低频扼流线圈 B a 是电容较大的电容器， b 是高频扼流线圈 C a 是电容较小的电容器， b 是高频扼流线圈 D a 是电容较小的电容器， b 是低频扼流线圈 9.在频率为 f 的交变电流电路中，如图所示，当开关 S 依次分别接通 R、 C、 L 支路，这时 通过各支路的电流有效值相等若将交变电流的频率提高到 2f，维持其他条件不变，则下 列几种情况不正确的是( ) A通过 R 的电流有效值不变 B通过 C 的电流有效值最大 C通过 L 的电流有效值最小 D流过 R、 C、 L 的电流有效值都不变
