人教版物理选修3-2：5.1 交变电流 学案

111 5.1 交变电流 编写：吴维根 审核：陶海林【知识要点】1、_ 和_都随时间做_的电流，叫做交变电流，简称_ 。2、交变电流的产生及特点：(1)平面线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴_时产生正弦式交变电流。(2)两个特殊位置的特点分析：线圈平面与中性面重合时，=_，=_，e=_,i=_，电流方向将_(选填“改变”或“不变”).线圈平面与中性面垂直时，=_，=_，e=_,i=_，电流方向将_(选填“改变”或“不变”).3、正弦交变电流的变化规律：(1)函数形式：n匝、面积为S的平面线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴，以角速度匀速转动，则电动势的最大值Em=_ =_ _ .若从中性面开始记时，瞬时值的表达式为e=_ _, u=_ _, i=_ _,(2)图像形式：可用_ _描述正弦式交变电流的电动势、电流、电压随时间的变化规律。【典型例题】例1、某交变电流发电机正常工作时产生的电动势e=Emsint.若线圈匝数减为原来的一半，而转速增为原来的2倍，其他条件不变，则产生的电动势的表达式为( )A.e=Emsint B.e=2Emsint C.e=2Emsin2t D.e=Emsin2t例2、如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )A.线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B.线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C.线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是abcdD.线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力.例3、如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，匝数为50的矩形线圈绕转轴OO垂直于匀强磁场匀速转动，每匝线圈长L=25cm，宽d=20cm，线圈每分钟转动1500r。在匀速转动过程中，从线圈平面经过图示位置时开始记时。(1)写出交流感应电动势e的瞬时值表达式；(2)若线圈本身电阻r=1，外接一阻值为13的用电器，使线圈的外电路组成闭合回路，写出感应电流i的瞬时值表达式；(3)画出的e-t图像和i-t图象.【课堂检测】1、如图所示，属于交变电流的是 : ( )2、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时:( )A.穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大B.穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大C.穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零D.穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零3、如图所示，匀强磁场B=0.50T，矩形线圈的匝数N=100，边长Lab=0.20m，Lbc=0.10m，以3000r/min的转速匀速转动，在线圈平面通过中性面时开始计时，试求：(1)交变电动势的瞬时值表达式；(2)若线圈总电阻为2，线圈外接电阻为8，写出交变电流的瞬时值表达式(3)线圈由图示位置转过的过程中，交变电动势的平均值。5.1交变电流班级 姓名 学号 1、如图所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的交变电动势的图像，根据图象可知( )A.此交变电动势的瞬时值表达式为e=200sin(0.02t)V.B.此交变电动势的瞬时值表达式为e=200sin(100t)V.C.t=0.01s时，穿过线圈的磁通量为零.D.t=0.02s时，穿过线圈的磁通量的变化率最大2、交流发电机在工作时的电动势为e=E0sint，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为( )A.E0sin2t B.2E0sin2t C. E0sin D.2E0sin3、在匀强磁场中的矩形线圈从性面开始匀速转动，穿过线圈平面的磁通量与时间t的图像可能是( )4、一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动。线圈中的感生电动势e随时间t的变化如图所示。下列说法中正确的是( )A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大5、闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240r/min。若线圈平面转至与磁场平行时的电动势为2V，则从中性面开始计时，所产生的交变电动势的表达式为e=_V，电动势的峰值为_V.从中性面起经，交变电动势的大小为_V.6、如图所示，设磁感应强度为0.01T，单匝线圈边长L为20cm，宽的为10cm，转速n为50r/s，求线圈转动时感应电动势的最大值。7、一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中以其一条边为转轴做匀速转动，磁场方向与转轴垂直。线圈中感应电动势e与时间t的关系如图所示，感应电动势的最大值和周期可由图中读出，求磁感应强度8、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的对称轴转动，线圈共100匝，转速为，在转动过程中穿过线圈磁通量的最大值为0.03Wb，则:(1) 当线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为多少？(2)当线圈平面与中性面夹角为时，感应电动势为多少？9、如图所示，KLMN是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，KL边水平，线框绕某竖直固定轴以角速度匀速转动。在KL边与磁场方向到达30角的时刻(如图所示)，导线框中产生的瞬时电动势e的大小是多少？标出线框此时电流的方向。已知线框按俯视的逆时针方向转动。111