第五章交变电流学案课件练习.docx

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1、第五章交变电流学案课件练习描述交变电流的物理量学案课件练习 二.描述交变电流的物理量【要点导学】表征交变电流的物理量（1）瞬时值：沟通电的瞬时值反映的是不同时刻沟通电的大小和方向，瞬时值是时间的函数，不同时刻瞬时值不同。正弦沟通电瞬时值的表达式为e=EmsintU=Umsint（2）最大值：沟通电的最大值反映的是沟通电大小的改变范围，当线圈平面与磁力线平行时，沟通电动势最大，EmNBS，瞬时值与最大值的关系是：EmeEm。（3）有效值：沟通电的有效值是依据电流的热效应来规定的。即在同一时间内，跟某一沟通电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该沟通电的有效值，正弦沟通电的有效值与最大值之

2、间的关系是：E=Em/U=Um/I=Im/各种沟通电电气设备上所标的、沟通电表上所测得的以及在叙述中没有特殊加以说明的沟通电的最大值，都是指有效值。（4）平均值：沟通电的平均值是沟通电图像中波形与横轴所围的面积跟时间的比值，用e=nt计算（5）表征交变电流改变快慢的物理量周期T：电流完成一次周期性改变所用的时间。单位：s.频率f：一秒内完成周期性改变的次数。单位：HZ.角频率：就是线圈在匀强磁场中转动的角速度。单位：rad/s.角速度、频率、周期的关系=2f=2/T 【范例精析】例1、图521表示一交变电流随时间改变的图象。此交变电流的有效值是：（）A.5安B.5安C.3.5安D.3.5安解析

3、:很多同学对交变电流有效值的意义理解不深，只知道机械地套用正弦交变电流的最大值是有效值的倍的关系，干脆得出有效值.由图象知该交变电流不是正弦沟通电，因此不能套用I=Im/公式求，必需从有效值的定义考虑。设该交变电流的有效值为I，通过电阻R，在一个周期时间内产生的热量为Q，则Q=I2RT。题中的沟通电通过相同电阻R在一个周期内产生的热量为Q，则Q=I12RT/2+I22RT/2因Q=Q，有I2RT=I12RT/2+I22RT/2I=5（安）故选项B正确。例2、如图522所示，在匀强磁场中有一个“冂”形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感强度B=5/T，线框的CD边长为20cm.CE、DF长均

4、为10cm，转速为50r/s，若从图示位置起先计时，（1）写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；（2）若线框电阻r=3,再将AB两端接“6V，12W”灯泡，小灯泡能否正常发光？若不能，小灯泡实际功率多大？解析：（1）留意到图示位置磁感线与线圈平面平行，瞬时值表达式应为余弦函数，先出最大值和角频率：=2n=100rad/sEm=BS=5/0.20.1100=10(V)所以电动势瞬时表达式应为：e=10cos100t(V)。（2）小灯泡的电阻为R=U额2额62/12=3，先求出交变电流电动势有效值E=Em/=10(V)此后电路可看成恒定电流电路，由于R=r,U=Em/2=5V，小于额定电压，故小灯泡

5、不能正常发光。其实际功率是p=U2/R=52/3=25/3=8.3(W)拓展：在沟通电路中，计算沟通的发热功率及热量必需用有效值。另外，沟通电表的读数也为有效值。但在计算流过电路中的电量时用电流平均值计算，即：q=it=（N/Rt）t=N/R。例3、将电阻为r的直导线abcd沿矩形框架边缘加以弯曲，折成“”形，其中ab=cd=L1，bc=L2。在线端a、d间接电阻R和电流表A，且以a、d端连线为轴，以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动，如图5-2-3所示，求：（1）沟通电流表A的示数；（2）从图示位置转过90角的过程中，电阻R上产生的热量；（3）写出弯曲导线转动过程中，从图示位置起先计

6、时的电动势的表达式。解析：（1）弯曲导线转到图示位置时有感应电动势的峰值为Em=BL2L1=BL1L2产生电流的峰值为Im=Em/(R+r)=BL1L2/(R+r)电流表A的示数I=Im/=BL1L2/2(R+r)（2）由图示位置转过90角所用时间t=T/4=/电阻R上产生的热量为QR=I2Rt=RB2L12L22/4(R+r)2（3）电动势为e=Emcost=BL1L2cost【实力训练】1、一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势按正弦规律改变，其瞬时值的表达式为e=220sin100tV，下列说法中正确的是：(ABD)A频率是50HzB.当t=0时，线圈平面与中性面重合C当t=1/

7、100s时，e的值最大，为220VD线圈转动的角速度为314rad/s2、下列数据中不属于交变电流有效值的是（C）A.沟通电表的示数B.灯泡的额定电压C.电容器的耐压值D.保险丝的额定电流3、一个接在直流电源上的电热器所消耗的电功率为P1，若把它接到电压最大值与直流电压相等的正弦式沟通电源上，该电热器所消耗的电功率为P2，则P1：P2为：(A)A.2：1B.1：2C.1：1D.1：4、一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T。从中性面起先计时，当t=T/12时，线圈中感应电动势的瞬时值为2V，则此交变电流的有效值为（A）A.2VB.2VC.VD./2V5、一电阻接在20V的直

8、流电源上，消耗的电功率为10W，把这一电阻接在某一沟通电源上，该沟通电源的输出电压u随时间t改变的图象如图5-2-4所示，则这一电阻消耗的电功率为（A）A.5WB.7.07WC.10WD.14.1W6、在电阻R上分别加如图5-2-5（1）、（2）所示的交变电压u1和u2，在较长的相等时间内，内阻R上产生的热量相等，电阻R的阻值改变可以忽视，那么（BC）A.交变电压u2的最大值Um等于UB.交变电压u2的最大值Um等于UC.交变电压u1的有效值等于UD.交变电压u1的有效值等于U/7、沟通电的有效值是依据电流的热效应来规定的，那么，在计算一个通有交变电流的电阻产生的热量或电阻的热功率时，是用交变

9、电流的瞬时值、最大值还是有效值？若一个10的电阻，通过的电流为i=2sin314tA，那么这个电阻的热功率是多大？有效值20W8、一个正弦规律改变的交变电流的图象如图5-2-6所示，依据图象计算：（1）交变电流的频率。（2）交变电流的有效值。（3）写出该电流的瞬时值表达式。（4）在什么时刻该电流的瞬时值大小与其有效值相等。（1）50HZ（2）10A（3）i=20sin100t（A）（4）t=0.0025(2n+1)n=(0,1,2,3,)9、求如图5-2-7所示的交变电流的有效值。4.33A10、沟通发电机模型的矩形线圈abcd在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。线圈共有n匝，边长ab=L1

10、，bc=L2，线圈的内电阻为r，外电阻为R，磁感应强度是B，线圈转动的角速度是，如图5-2-8所示。求：（1）转动过程中电流表的读数。（2）线圈转动一周，外力做了多少功？nBL1L2/2(R+r)Rn2B2L12L22/4(R+r)211、单匝矩形线圈abcd绕ad边为轴在匀强磁场B中匀速转动，如图529所示，图中ab=L1,bc=L2,线框电阻为r,ad间接入的电阻为R。R与志向电流表A串联，线圈角速度为，求：（1）电流表A的读数。（2）从图示位置转过90的过程中通过电流表的总电量q。（3）从图示位置转过90的过程中电阻R上产生的热量Q热。BL1L2/(R+r)BL1L2/(R+r)RB2L

11、12L22/4(R+r)2 电感和电容对交变电流的影响学案课件练习三、电感和电容对交变电流的影响【要点导学】1、电感和电容对交变电流的影响（1）电感对交变电流的阻碍作用：电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗表示。线圈的自感系数越大、交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大，感抗也越大。（2）电容器对交变电流的阻碍作用：电容对交变电流的阻碍作用的大小用容抗表示。电容器的电容越大、交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小，容抗也越小。这些都表明交变电流能通过电容器。2、在交变电流路中，假如把电感的作用概括为“通直流，阻沟通；通低频，阻高频。”则对电容的作用可概括为：通沟通，隔

12、直流；通高频，阻低频。【范例精析】例1、如图531所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小（如：L1mH，C200pF），此电路的作用是：（D）A阻直流通沟通，输出沟通B阻沟通通直流，输出直流C阻低频通高频，输出高频沟通D阻高频通低频，输出低频沟通和直流解析：因自感系数L很小，所以对低频成分的阻碍作用很小，这样直流和低频成分能顺当通过线圈，电容器并联在电路中，起旁路作用，因电容C很小，对低频成分的阻碍作用很大，而对部分通过线圈的高频成分阻碍作用很小，被它旁路，最终输出的是低频沟通和直流。拓展：如图5-3-2所示电源沟通电频率增大，则A.电容器电容增大B.电容器容抗增大C.电路中电流增大D.

13、电路中电流减小解析：沟通电频率增大，电容的容抗削减，导致电流增大。故正确答案：C例2、如图533所示，（a）、（b）两电路是电容器的两种不同连接方式，它们各在什么状况下采纳？应当怎样选用电容器？解析：沟通电路中常包含有直流成分和沟通成分，电容器在电路中有“通沟通、隔直流”或“通高频、阻低频”的作用。图中的C1串联在电路中，它的作用是“通沟通、隔直流”，为了使沟通成分都能顺当地通过，容抗必需较小，应选用电容较大的电容器。图中的C2并联在电路中，假如输入端输入的电流中包含有高频和低频两种沟通成分，该电容器的作用是“通高频、阻低频”，即对高频电流起旁路作用，而让须要的低频信号输入到下一级，一般取电容

14、较小的电容器；假如输入的电流是直流和沟通两种成分，该电容器的作用是滤去沟通成分，把直流成分输入到下一级，这时要选用电容较大的电容器。另外，选用电容器还须留意它的耐压值，以防被击穿。例3、在彩色电视机的电源输入端装有电源滤波器，其电路图如图图534所示。主要元件是两个电感线圈L1、L2，它们的自感系数很大，F是熔丝，R是电阻，C1、C2是电容器，S为电视机开关。某一次用户没有先关电视（没断开S）就拔掉电源插头，结果烧坏了图中电路元件，可能被烧坏的元件是A.C2B.C1C.L1或L2D.F解析：在未断开S时拔掉电源插头，使得L1、L2中的电流突然减小，产生很高的感应电动势，这一电动势加在C2两端，

15、C1受到R的爱护而不受损坏，L1、L2中电流减小，也不损坏，A正确。【实力训练】1、如图5-3-5所示电路，线圈导线的电阻可忽视不计，那么当输入电压具有直流和沟通两种成分时，电阻R两端和线圈两端的电压成分分别是：（A）A.直流和沟通，沟通B.沟通，沟通C.直流和沟通，直流和沟通D.直流，直流2、图5-3-6所示电路中的电容器称为高频旁路电容，下列说法正确的是：（BD）A.电容器的电容很大B.电容器的电容很小C.对高频而言，电容器的容抗很大D.对低频而言，电容器的容抗很大3、在图5-3-7所示电路中，电阻R、电感线圈L、电容器C并联接在某一沟通电源上，三个相同的沟通电流表的示数相同。若保持电源的

16、电压不变，而将其频率增大，则三个电流表的示数I1、I2、I3的大小关系是：（D）A.I1=I2=I3B.I1I2I3C.I1I2I3D.I3I1I24、如图5-3-8所示，开关S与直流恒定电源接通时，L1、L2两灯泡的亮度相同，若将S与交变电源接通：（B）A.L1、L2两灯泡亮度仍相同B.L1比L2更亮些C.L1比L2更暗些D.交变电源电压的有效值与直流电压相同，两灯与原来一样亮5、如图5-3-9所示电路由交变电源供电，假如交变电流的频率降低，则：（BC）A.线圈自感系数变小；B.线圈感抗变小C.电路中电流增大D.电路中电流变小6、如图5-3-10所示电路，接在交变电流上的灯泡正常发光，则下列

17、措施能使灯泡变亮的是：（C）A.将电容器两极板间距离增大一些B.将电容器两极板正对面积减小一些C.把电介质插入电容器两极间D.把交变电流频率降低一些7、有两个电容分别为C1=5F,C2=3F两电容器，分别加在峰值肯定的沟通电源上，比较下列哪种状况通过电容器的电流强度最大：（C）A.在C1上加f=50Hz的交变电流B.在C2上加f=50Hz的交变电流C.在C1上加f=60Hz的交变电流D.在C2上加f=60Hz的交变电流8、感抗描述电感线圈对交变电流的大小。感抗的大小与两个因素有关：线圈的越大，交变电流的越高，则感抗越大。阻碍作用自感系数频率9、容抗描述电容器对交变电流的大小。容抗的大小与两个因

18、素有关，电容器的越大，交变电流的越高，则容抗越小。阻碍作用电容频率10、运用220V交变电流源的电气设备和电子仪器，金属外壳和电源之间都有良好的绝缘，但是有时候用手触摸外壳仍会感到“麻手”，用试电笔测试时，氖管发光，这是为什么？与电源相连的机芯和金属外壳可以看作电容器的两个极板，电源中的交变电流能够通过这个“电容器”。虽然这一点“漏电”一般不会造成人身危急，但是为了在机身和外壳间真的发生漏电时确保平安，电气设备和电子仪器的金属外壳都应当接地。11、下面的电路图5-3-11是电子技术中的常用电路a、b是电路的输入端，其中输入的高频电流用“”表示，低频电流用“”表示，直流电流用“”表示负载电阻R中

19、通过的电流有以下说明：图甲中R通过的是低频电流图乙中R通过的是高频电流图乙中R通过的是低频电流图丙中R通过的是直流电流图丁中R通过的是高频电流其中正确的是（D）A.B.C.D.12、在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成份，又有低频成份，经放大后送到下一级，须要把低频成份和高频成份分开，只让低频成份输送到再下一级，我们可以采纳如图5-3-12所示电路，其中a、b应选择的元件是（D）A.a是电容较大的电容器，b是低频扼流圈B.a是电容较大的电容器，b是高频扼流圈C.a是电容较小的电容器，b是低频扼流圈D.a是电容较小的电容器，b是高频扼流圈13、看图5313所示的电路后回答：（1）输出

20、信号与输入信号有什么区分？输入信号中有高频成份，输出信号中无高频成份。（2）试说明电路中L、C1、C2三个元件的作用。C1和C2的作用是通高频、阻低频；L的作用是阻高频、通低频。交变电流 课题交变电流课型【学习目标】1知道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【学习重难点】1、重点：电感和电容对交变电流的影响2、难点：电感和电容对交变电流的影响 【自主学习】新课一、感抗1定义：对电流阻碍作用的大小，用感

21、抗表示2感抗的成因：因为交变电流的随时间周期性改变，这个改变的电流通过线圈时产生一个自感电动势，自感电动势总是阻碍的改变，故线圈对交变电流有阻碍作用，这就是感抗3确定因素：感抗的实质就是由线圈的自感现象引起的，线圈的自感系数L越，自感作用就越大，因而感抗也就越大；沟通的频率f越，电流的改变率就越大，自感作用也越大，感抗也就越大*事实上进一步探讨可得出线圈的感抗XL与它的自感系数L及交变电流的频率f间有如下的关系：XL2fL说明：通常所讲的直流，常指恒定电流恒定电流流过电感线圈，电流没有改变，因而就不产生自感现象因此，电感线圈对恒定电流而言无所谓感抗二、低频扼流圈和高频扼流圈1低频扼流圈：自感系

22、数的线圈（约几十亨），线圈电阻较，对直流的阻碍作用较小，这种线圈可以“通，阻”。2高频扼流圈：自感系数较小的线圈（约几个毫亨），对低频交变电流的阻碍作用较而对高频交变电流的阻碍作用很，可以用来“通，阻”。三、交变电流能够“通过”电容器（1）电流事实上并没有通过电容器，也就是说，自由电荷定向移动，不会从一个极板经极板间的电介质到达另一个极板（2）电容器“通沟通”，只不过是在交变电压的作用下，当电源电压上升时，电容器，电荷向电容器的极板上集聚，形成；当电源电压降低时，电容器，电荷从电容器的极板上放出，形成电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为沟通“通过”了电容器四、容抗1定义：对沟通的

23、阻碍作用的大小，用容抗来表示2成因：电容器接入沟通电路中后，极板上的电荷形成了二极板间的电压，这电压和电源电压相反，从而产生了对交变电流的阻碍作用，即形成了容抗3确定因素：沟通电路中的容抗和交变电流的频率、电容器的电容成反比容抗与交变电流的频率和电容的关系为XC，即沟通电的频率越大，电容越，电容器对交变电流的阻碍作用越小，容抗越说明：电容不仅存在于成形的电容器中，也存在于电路的导线、元件及机壳间当沟通电频率很高时，电容的影响会很大五、电感和电容在电路中的作用1电感的作用是：“通、阻、通、阻”2电容的作用是：“通、直流、通、阻”【疑难辨析】电阻、电感器、电容器对对交变电流阻碍作用的区分与联系电阻

24、电感器电容器产生的缘由定向移动的自由电荷与不动的离子间的碰撞由于电感线圈的自感现象阻碍电流的改变电容器两极板上积累的电荷对向这个方向定向移动的电荷的抗拒作用在电路中的特点对直流、沟通均有阻碍作用只对改变的电流如沟通有阻碍作用不能通直流，只能通改变的电流对直流的阻碍作用无限大，对沟通的阻碍作用随频率的降低而增大确定因素由导体本身（长短、粗细、材料）确定，与温度有关由导体本身的自感系数和沟通的频率f确定由电容的大小和沟通的频率确定电能的转化与做功电流通过电阻做功，电能转化为内能电能和磁场能往复转化电流的能与电场能往复转化【问题思索】为什么交变电流能够通过电容器？电容器的两级板之间是绝缘的，不论是恒

25、定电流还是交变电流，自由电荷都不能通过两极板之间的绝缘体（电介质）。通常所说的交变电流“通过”电容器，并非有自由电荷穿过了电容器，而是在沟通电源的作用下，当电压上升时，电容器充电，电容器极板上的电荷量增多，形成充电电流，当电压降低时，电容器放电，电容器极板上的电荷量削减，形成放电电流，由于电容器反复不断地充电和放电，使电路中有持续的交变电流，表现为交变电流“通过”了电容器。【例题解析】【例1】一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一沟通电源相连接，如图所示一块铁插进线圈之后，该灯将：（）A变亮B变暗C对灯没影响D无法推断【解析】线圈和灯泡是串联的，当铁插进线圈后，电感线圈的自感系数增大，所以电感器对交

26、变电流阻碍作用增大，因此电路中的电流变小，则灯变暗。【答案】B【说明】早期人们正是用变更插入线圈中铁芯长度的方法来限制舞台灯光的亮暗的。【例2】如图4所示，接在沟通电源上的电灯泡正常发光，以下说法正确的是A把电介质插入电容器，灯泡变亮B增大电容器两极板间的距离，灯泡变亮C减小电容器两极板间的正对面积 交变电流导学案 选修3-2第五章第1节交变电流导学案课前预习学案一、预习目标1、知道交变电流产生的原理2、知道交变电流的改变规律及物理量间的关系二、预习内容1、交变电流_和_随时间做_改变的电流叫做交变电流，简称沟通（）_不随时间改变的电流称为直流（）大小和方向都不随时间改变的电流叫做_电流2、交

27、变电流的产生（1）过程分析 特别位置甲乙丙丁戊B与S的关系磁通量的大小4个过程中的改变电流方向磁通量的改变率 （2）中性面：_磁通量_磁通量的改变率_感应电动势e_，_感应电流感应电流方向_，线圈转动一周，感应电流方向变更_次 课内探究学案 一、学习目标1、理解交变电流的产生原理及改变规律；2、理解描述交变电流几个物理量以及它们之间的关系；学习重难点：交变电流的产生原理、改变规律及物理量间的关系二、学习过程1、为什么矩形线框在匀强磁场中匀速转动，线框里能产生交变电流？ 2、交变电流的产生过程中的两个特别位置及特点是什么？(1)中性面：与匀强磁场磁感线垂直的平面叫中性面.线圈平面处于跟中性面重合

28、的位置时；(a)线圈各边都不切割磁感线，即感应电流等于零；(b)磁感线垂直于该时刻的线圈平面，所以磁通量最大，磁通量的改变率为零.(c)交变电流的方向在中性面的两侧是相反的.(2)线圈平面处于跟中性面垂直的位置时，线圈平面平行于磁感线，磁通量为零，磁通量的改变率最大，感应电动势、感应电流均最大，电流方向不变. 3、交变电流的改变规律： 如图511所示为矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程：当以线圈通过中性面对为计时起点时，交变电流的函数表达式：e=Emsint，其中Em=2NBLv=NBS；i=Imsint，其中Im=Em/R。当以线圈通过中性面对为计时起点时，交变电流的函数表达式：e=Em

29、sint，其中Em=2NBLv=NBS；i=Imsint，其中Im=Em/R。图512所示为以线圈通过中性面时为计时起点的交变电流的et和i-t图象： 三、反思总结1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动（绕与磁场垂直的轴）时，线圈中产生正弦交变电流，从中性面起先计时，感应电动势的瞬时值表达式为：e=NBSsint=Emsintet图线是一条正弦曲线.2.中性面特点：最大，而e=0.四、当堂检测1、沟通发电机在工作时电动势为e=Emsint，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积削减一半，其它条件不变，则电动势为（）A、e=Emsin（t/2）B、e=2Emsin（t/2）C、e=Emsin2t

30、D、e=Em/2sin2t答案：C2、如图是一个正弦交变电流的it图象，依据这一图象，该沟通电的瞬时值表达式为-A 答案：i=5sin(5t)课后练习与提高 1、如图甲中所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈所围面积的磁通量随时间t改变的规律如图乙所示，下列论述正确的是（）A、t1时刻线圈中感应电动势最大；B、t2时刻导线ad的速度方向跟磁感线垂直；C、t3时刻线圈平面与中性面重合；D、t4、t5时刻线圈中感应电流方向相同答案：BC2、如图所示，一沟通发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈匝数N=100，线圈电阻r=3，ab=cd=0.5m，bc=ad=0.4m，磁感应强度B=0.5T，电阻R=311，当线圈以n=300r/min的转速匀速转动时，求：感应电动势的最大值；t=0时刻，线圈在图示位置，写出此交变电流电动势的瞬时值表达式；此电压表的示数是多少？ 答案：(1)100V(2)e=100cos(10t)V(3)U=220V 第16页 共16页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页