3.2交变电流的描述ppt课件（含视频）-（2019） 新人教版高中物理高二下学期选择性必修二.rar
3.2 3.2 交变电流的描交变电流的描述述第三章第三章 交变电流交变电流新人教版新人教版 选择性必修二选择性必修二矩形线框在匀强磁场中怎样匀速转动时，会在线框中产生正弦式交流矩形线框在匀强磁场中怎样匀速转动时，会在线框中产生正弦式交流电。如果从中性面开始计时，是否会写通过线框的磁通量、电动势、电。如果从中性面开始计时，是否会写通过线框的磁通量、电动势、电流、部分电路电压与时间的函数表达式？是否会画出相应的图像？电流、部分电路电压与时间的函数表达式？是否会画出相应的图像？观察图像，有何特征？观察图像，有何特征？( (周期性、有最大值、有最小值周期性、有最大值、有最小值) ) 正弦正弦式交变电流的大小和方向都式交变电流的大小和方向都随时间随时间发生周期性变化，发生周期性变化，那么我们如何描述那么我们如何描述这种这种电流的变化特征呢？电流的变化特征呢？一、周期与频率一、周期与频率1 1、周期：、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。通常交变电流完成一次周期性变化所需的时间。通常用用T表示表示，单位是秒。单位是秒。2 2、频率：、频率：交变电流在单位时间内完成周期性变化交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数的次数。通常。通常用用f表表示示，单位是赫兹，单位是赫兹。1Tf一、周期与频率一、周期与频率 我国生产和生活所用交流电的周期我国生产和生活所用交流电的周期 T =_s，频率，频率 f = _Hz，角速度，角速度 = _rad/s，在，在 1 s 内电流的方向内电流的方向变化变化 _次。次。0.0250100100一、周期与频率一、周期与频率2T或或 2fmmmsinsinsineEtiItuUt一、周期与频率一、周期与频率 一一交变电流的电压随时间的变化图像如交变电流的电压随时间的变化图像如图所图所示，这个交变电示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？流的周期是多少？频率是多少？T=0.02s150HzfT一、周期与频率一、周期与频率交变电流在一个周期内所能达到的交变电流在一个周期内所能达到的最大数值最大数值线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时电动势的最大值轴匀速旋转时电动势的最大值电容器上的耐压值是电容器两极间电容器上的耐压值是电容器两极间所允许电压的最大值所允许电压的最大值此位置此位置二、二、峰值和有效值峰值和有效值1 1、峰值、峰值mmmsinsinsineEtiItuUt峰值峰值：Em NBSIm Em /R总Um Im R外二、二、峰值和有效值峰值和有效值二、二、峰值和有效值峰值和有效值我们是从什么角度说等效？我们是从什么角度说等效？点击图片播放视频点击图片播放视频2 2、有效值：让交流电和恒定电流通过同样的电阻，如果它们在相、有效值：让交流电和恒定电流通过同样的电阻，如果它们在相同时间内，产生热量相等，把恒定电流的值叫交流电的有效值同时间内，产生热量相等，把恒定电流的值叫交流电的有效值 。二、二、峰值和有效值峰值和有效值3 3、对有效值的理解、对有效值的理解(1)(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的交变电流和交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的交变电流和恒定电流是一种恒定电流是一种等效替代等效替代关系关系(2)(2)注意注意“三同三同”：电阻相同，时间相同，产生的热量相同电阻相同，时间相同，产生的热量相同4 4、正弦交流电的有效值与最大值的关系：、正弦交流电的有效值与最大值的关系：二、二、峰值和有效值峰值和有效值这两个关系式只这两个关系式只适用于正弦式电流适用于正弦式电流。mmUUU0.7072mmIII0.7072例例1、如图、如图所所示是示是通过一通过一个个R为为1的电阻的电流的电阻的电流 i 随时间随时间变化变化的曲线。的曲线。这个电流不是恒定电流。这个电流不是恒定电流。 （1）怎样计算通电）怎样计算通电1s内内电阻电阻R中中产生的热量产生的热量？（2）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻这个电阻R，也能，也能在在1s内产生同样的热，这个电流是多大？内产生同样的热，这个电流是多大？二、二、峰值和有效值峰值和有效值JRtIRtIQ8 . 2221222121）（RtIQ22）（AARtQI7 . 18 . 2得例例2 2、如图所示为一交变电流的如图所示为一交变电流的i i t t图象，则此交变电流的有效图象，则此交变电流的有效值为值为( () )D二、二、峰值和有效值峰值和有效值二、二、峰值和有效值峰值和有效值例例3、A、B是两个完全相同的电热器，是两个完全相同的电热器，A通通以图甲以图甲所示的方波所示的方波交变电流，交变电流，B通以通以图乙所图乙所示的正弦交变电流。两电热器的电功示的正弦交变电流。两电热器的电功率之比率之比 PA PB等于多少？等于多少？图甲图甲图乙图乙二、二、峰值和有效值峰值和有效值图甲有效值的计算：图甲有效值的计算：得出：得出：20II有乙图乙有效值的计算：图乙有效值的计算：4522TRITRIPPBA乙有甲有二、二、峰值和有效值峰值和有效值交流电流表和交流电压表的读数是有效值交流电流表和交流电压表的读数是有效值交流用电器的铭牌上标识的是有效值交流用电器的铭牌上标识的是有效值二、二、峰值和有效值峰值和有效值交流电的交流电的“四值对比四值对比”二、二、峰值和有效值峰值和有效值二、二、峰值和有效值峰值和有效值二、二、峰值和有效值峰值和有效值详细详细描描述交变述交变电流电流公式公式图像图像三、正弦三、正弦式交变电流的公式和图像式交变电流的公式和图像tTUtTUtUumm2sin22sinsin写出以下两种情况下交流电的表达式写出以下两种情况下交流电的表达式tTEtEemm2sinsintTEtEemm2coscos三、正弦三、正弦式交变电流的公式和图像式交变电流的公式和图像按如图所示的电路图，将灯泡与带铁心线圈按如图所示的电路图，将灯泡与带铁心线圈L串联后分别连串联后分别连接在直流（接在直流（DC）与交流（）与交流（AC）电路中，观察灯泡的亮度。）电路中，观察灯泡的亮度。四、四、电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用观察：电感器对交变电流的作用观察：电感器对交变电流的作用四、四、电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些。现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些。（2 2）影响因素：线圈的自感系数）影响因素：线圈的自感系数L、交流的频率、交流的频率f。（1 1）定义：电感器对交变电流的阻碍作用，称为感抗。）定义：电感器对交变电流的阻碍作用，称为感抗。四、四、电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些。现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些。结论：电感线圈对交流电源有阻碍作用，对直流电流没有。结论：电感线圈对交流电源有阻碍作用，对直流电流没有。1 1、感抗：、感抗：（3 3）表达式：）表达式：fLXL2（4 4）特性：）特性：通直流、阻交流；通低频、阻高频通直流、阻交流；通低频、阻高频按如图所示的电路图，将灯泡与电容器串联后分别连接在按如图所示的电路图，将灯泡与电容器串联后分别连接在直流（直流（DC）与交流（）与交流（AC）电路中，观察灯泡的亮度。）电路中，观察灯泡的亮度。四、四、电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用观察：电容器对交变电流的作用观察：电容器对交变电流的作用四、四、电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用现象：电路中串有电容器时，接通直流电源，灯泡不亮；接通现象：电路中串有电容器时，接通直流电源，灯泡不亮；接通交流电源时，灯泡亮，短接电容器，灯泡更亮。交流电源时，灯泡亮，短接电容器，灯泡更亮。四、四、电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用结论：交流电流能够通过电容器，直流电流不能通过电容器。结论：交流电流能够通过电容器，直流电流不能通过电容器。电容器电容器“隔直通交隔直通交”的原因：的原因：电容器通过充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流电容器通过充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流“通过通过”了电容器。了电容器。2 2、容抗：、容抗：（1 1）定义：电容器对交变电流的阻碍作用，称为容抗。）定义：电容器对交变电流的阻碍作用，称为容抗。（2）影响因素：电容器的电容）影响因素：电容器的电容C、交变电流的频率、交变电流的频率f（3 3）表达式：）表达式：fCXC21（4 4）特性：）特性：通交流、隔直流；通高频、阻低频通交流、隔直流；通高频、阻低频1 1家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分来实现的，由截去部分的多少来调节流电压的波形截去一部分来实现的，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的可调，比过去用变压器调压方便且体积电压，从而实现灯光的可调，比过去用变压器调压方便且体积较小某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，若用多用较小某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，若用多用电表测灯泡两端的电压，多用电表的示数为电表测灯泡两端的电压，多用电表的示数为( () )C2、(多选多选)如图所示如图所示,M为半圆形导线框为半圆形导线框,圆心为圆心为OM;N是圆心角为直角的扇是圆心角为直角的扇形导线框形导线框,圆心为圆心为ON;两导线框在同一竖直面两导线框在同一竖直面(纸面纸面)内内;两圆弧半径相等两圆弧半径相等;过过直线直线OMON的水平面上方有一匀强磁场的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。现使导线磁场方向垂直于纸面。现使导线框框M、N在在t=0时从图示位置开始时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过分别绕垂直于纸面、且过OM和和ON的轴的轴,以相同的周期以相同的周期T逆时针匀速转动逆时针匀速转动,则则( )A.两导线框中均会产生正弦交流电两导线框中均会产生正弦交流电B.两导线框中感应电流的周期都等于两导线框中感应电流的周期都等于TC.在在t= 时时,两导线框中产生的感应电动势相等两导线框中产生的感应电动势相等D.两导线框的电阻相等时两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等两导线框中感应电流的有效值也相等T8BC【解析】【解析】选选B、C。当导线框。当导线框N完全进入磁场后完全进入磁场后,通过导线框的磁通量将不通过导线框的磁通量将不变变,故无感应电流产生故无感应电流产生,因此它不会产生正弦交流电因此它不会产生正弦交流电,A项错误项错误;导线框每转导线框每转动一圈动一圈,产生的感应电流的变化为一个周期产生的感应电流的变化为一个周期,B项正确项正确;在在t= 时时,导线框转过导线框转过角度为角度为45,切割磁感线的有效长度相同切割磁感线的有效长度相同,均为绕圆心的转动切割形式均为绕圆心的转动切割形式,设设圆弧半径为圆弧半径为R,则感应电动势均为则感应电动势均为E= BR2,C项正确项正确;导线框导线框N转动的一个转动的一个周期内周期内,有半个周期无感应电流产生有半个周期无感应电流产生,所以两导线框的感应电动势的有效值所以两导线框的感应电动势的有效值并不相同并不相同,由闭合电路欧姆定律可知由闭合电路欧姆定律可知,两导线框的电阻相等时两导线框的电阻相等时,感应电流的感应电流的有效值一定不相同有效值一定不相同,D项错误。项错误。T8123、发电机转子是边长为、发电机转子是边长为0.2 m的正方形的正方形,线圈匝数线圈匝数n=100匝匝,内内阻阻r=2 ,如图所示如图所示,以以ad、bc中点连线为轴以中点连线为轴以5 rad/s的角速的角速度在度在 的匀强磁场中转动的匀强磁场中转动,灯泡电阻灯泡电阻R=8 ,则则(1)此线圈所产生感应电动势的峰值为多少此线圈所产生感应电动势的峰值为多少?(2)从图示位置开始经过从图示位置开始经过0.05 s,线圈产生的瞬时电动势为多少线圈产生的瞬时电动势为多少?(3)从图示位置开始经过从图示位置开始经过0.2 s,穿过线圈的磁通量变化了多少穿过线圈的磁通量变化了多少?(4)若灯泡正常发光若灯泡正常发光,则其功率为多大则其功率为多大?1B解析：解析：根据根据Em=nBS求出感应电动势的峰值求出感应电动势的峰值;由磁通量的定义式进由磁通量的定义式进行分析求解磁通量行分析求解磁通量;由由=2-1求解磁通量的变化求解磁通量的变化;根据欧姆定律求出电流根据欧姆定律求出电流,再求出灯泡的实际消耗功率。再求出灯泡的实际消耗功率。(1)由题意可知由题意可知,电动势最大值电动势最大值Em=nBS=100 0.20.25 V=20 V。1(2)线圈产生的瞬时电动势的表达式为线圈产生的瞬时电动势的表达式为:e=Emsint=20sin5t(V)。则从图示位置开始经过则从图示位置开始经过0.05 s,线圈产生的瞬时电动势为线圈产生的瞬时电动势为:e=20sin5t(V)=20sin50.05(V)=10 V。2(3)由图可知由图可知,t=0时的磁通量为时的磁通量为:1=BS,线圈的转动周期为线圈的转动周期为:T= s=0.4 s所以当所以当t=0.2 s时的磁通量为时的磁通量为:2=-BS所以磁通量的变化量为所以磁通量的变化量为:=|2-1|=|-2BS|= Wb。225225(4)感应电动势的有效值为感应电动势的有效值为:E= V=10 V,根据闭合电路欧姆定律可得通过灯泡的电流为根据闭合电路欧姆定律可得通过灯泡的电流为:I= 。灯泡正常发光时功率为灯泡正常发光时功率为:P=I2R=( )28 W=16 W。答案答案:(1)20 V(2)10 V(3) Wb(4)16 WEm20222E10 2 A2 ARr82222254、交流发电机线圈电阻、交流发电机线圈电阻r=1 ,用电器电阻用电器电阻R=9 ,电压电压表示数为表示数为9 V,如图所示如图所示,那么该交流发电机那么该交流发电机()A.电动势的峰值为电动势的峰值为10 VB.电动势的有效值为电动势的有效值为9 VC.交流发电机的线圈通过中性面时电动势的瞬时值为交流发电机的线圈通过中性面时电动势的瞬时值为10 VD.交流发电机的线圈自中性面转过交流发电机的线圈自中性面转过90的过程中的平的过程中的平均感应电动势为均感应电动势为 V220 2D解析：解析：选选D。因电压表示数为。因电压表示数为9 V，所以电路中的电流，所以电路中的电流I=1 A，故电动势的，故电动势的有效值有效值E=I(r+R)=10 V，其最大值，其最大值Em= E=10 V，故，故A、B错误错误;线圈线圈通过中性面时电动势的瞬时值为通过中性面时电动势的瞬时值为0，C错误错误;转过转过90的过程中的平均感应的过程中的平均感应电动势，应用公式电动势，应用公式 求解求解, ,又又nBS=10 V,故故 V,D正确。正确。22nEt21|0BS|2nBSEnnntt2220 2E课堂检测素养达标5、如图所示、如图所示,图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系。若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻的变化关系。若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻,则经过则经过1 min的时间的时间,两电阻消耗的电功之比两电阻消耗的电功之比W甲甲 W乙乙为为()A. B.1 2C.1 3D.1 621：C解析：解析：选选C。计算电功时，。计算电功时，I要用有效值。题图甲中，设周期为要用有效值。题图甲中，设周期为T，由有，由有效值的定义得效值的定义得 ，得，得 ;图乙中，电流的大小不变，图乙中，电流的大小不变，I2=1 A，由，由W=I2Rt可以得到：可以得到：W甲甲 W乙乙=1 3，C正确。正确。TRITRTR21223210321AI3316、先后用如图甲、乙所示的电流通过丙图中的电阻、先后用如图甲、乙所示的电流通过丙图中的电阻R,一个周期内产生的一个周期内产生的热量相同热量相同,求电流表的示数分别为多少求电流表的示数分别为多少?解析：解析：电流表的示数为通过电流表的示数为通过R的电流的有效值。题图甲中的的电流的有效值。题图甲中的i-t图象是正图象是正弦式曲线弦式曲线,在前半个周期内在前半个周期内,它的有效值与正弦式交变电流的有效值相同，它的有效值与正弦式交变电流的有效值相同， ，后半个周期不产生热量，后半个周期不产生热量,则交流电在一个周期内通过电阻则交流电在一个周期内通过电阻R所产生的热量所产生的热量 。AIIm2252RTIQ221交直流电在一个周期内通过电阻直流电在一个周期内通过电阻R所产生的热量所产生的热量 ，由，由于于Q交交=Q直直，所所以以 ，解得，解得 。题图乙中周期为题图乙中周期为0.04 s,前前0.02 s内内i大小、方向不变，大小、方向不变，产生的热量产生的热量后后0.02 s内电流有效值为内电流有效值为 ,产生的热量产生的热量 Q交交=Q1+Q2,Q交交=I2RT代入数据，解得代入数据，解得 。RTIRTIA2221AIIA5 . 22RTIQA2直221TRIQm2mI2222TRIQmAAI33. 435 . 2
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3.2 3.2 交变电流的描交变电流的描述述第三章第三章 交变电流交变电流新人教版新人教版 选择性必修二选择性必修二矩形线框在匀强磁场中怎样匀速转动时，会在线框中产生正弦式交流矩形线框在匀强磁场中怎样匀速转动时，会在线框中产生正弦式交流电。如果从中性面开始计时，是否会写通过线框的磁通量、电动势、电。如果从中性面开始计时，是否会写通过线框的磁通量、电动势、电流、部分电路电压与时间的函数表达式？是否会画出相应的图像？电流、部分电路电压与时间的函数表达式？是否会画出相应的图像？观察图像，有何特征？观察图像，有何特征？( (周期性、有最大值、有最小值周期性、有最大值、有最小值) ) 正弦正弦式交变电流的大小和方向都式交变电流的大小和方向都随时间随时间发生周期性变化，发生周期性变化，那么我们如何描述那么我们如何描述这种这种电流的变化特征呢？电流的变化特征呢？一、周期与频率一、周期与频率1 1、周期：、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。通常交变电流完成一次周期性变化所需的时间。通常用用T表示表示，单位是秒。单位是秒。2 2、频率：、频率：交变电流在单位时间内完成周期性变化交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数的次数。通常。通常用用f表表示示，单位是赫兹，单位是赫兹。1Tf一、周期与频率一、周期与频率 我国生产和生活所用交流电的周期我国生产和生活所用交流电的周期 T =_s，频率，频率 f = _Hz，角速度，角速度 = _rad/s，在，在 1 s 内电流的方向内电流的方向变化变化 _次。次。0.0250100100一、周期与频率一、周期与频率2T或或 2fmmmsinsinsineEtiItuUt一、周期与频率一、周期与频率 一一交变电流的电压随时间的变化图像如交变电流的电压随时间的变化图像如图所图所示，这个交变电示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？流的周期是多少？频率是多少？T=0.02s150HzfT一、周期与频率一、周期与频率交变电流在一个周期内所能达到的交变电流在一个周期内所能达到的最大数值最大数值线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时电动势的最大值轴匀速旋转时电动势的最大值电容器上的耐压值是电容器两极间电容器上的耐压值是电容器两极间所允许电压的最大值所允许电压的最大值此位置此位置二、二、峰值和有效值峰值和有效值1 1、峰值、峰值mmmsinsinsineEtiItuUt峰值峰值：Em NBSIm Em /R总Um Im R外二、二、峰值和有效值峰值和有效值二、二、峰值和有效值峰值和有效值我们是从什么角度说等效？我们是从什么角度说等效？点击图片播放视频点击图片播放视频2 2、有效值：让交流电和恒定电流通过同样的电阻，如果它们在相、有效值：让交流电和恒定电流通过同样的电阻，如果它们在相同时间内，产生热量相等，把恒定电流的值叫交流电的有效值同时间内，产生热量相等，把恒定电流的值叫交流电的有效值 。二、二、峰值和有效值峰值和有效值3 3、对有效值的理解、对有效值的理解(1)(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的交变电流和交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的交变电流和恒定电流是一种恒定电流是一种等效替代等效替代关系关系(2)(2)注意注意“三同三同”：电阻相同，时间相同，产生的热量相同电阻相同，时间相同，产生的热量相同4 4、正弦交流电的有效值与最大值的关系：、正弦交流电的有效值与最大值的关系：二、二、峰值和有效值峰值和有效值这两个关系式只这两个关系式只适用于正弦式电流适用于正弦式电流。mmUUU0.7072mmIII0.7072例例1、如图、如图所所示是示是通过一通过一个个R为为1的电阻的电流的电阻的电流 i 随时间随时间变化变化的曲线。的曲线。这个电流不是恒定电流。这个电流不是恒定电流。 （1）怎样计算通电）怎样计算通电1s内内电阻电阻R中中产生的热量产生的热量？（2）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻这个电阻R，也能，也能在在1s内产生同样的热，这个电流是多大？内产生同样的热，这个电流是多大？二、二、峰值和有效值峰值和有效值JRtIRtIQ8 . 2221222121）（RtIQ22）（AARtQI7 . 18 . 2得例例2 2、如图所示为一交变电流的如图所示为一交变电流的i i t t图象，则此交变电流的有效图象，则此交变电流的有效值为值为( () )D二、二、峰值和有效值峰值和有效值二、二、峰值和有效值峰值和有效值例例3、A、B是两个完全相同的电热器，是两个完全相同的电热器，A通通以图甲以图甲所示的方波所示的方波交变电流，交变电流，B通以通以图乙所图乙所示的正弦交变电流。两电热器的电功示的正弦交变电流。两电热器的电功率之比率之比 PA PB等于多少？等于多少？图甲图甲图乙图乙二、二、峰值和有效值峰值和有效值图甲有效值的计算：图甲有效值的计算：得出：得出：20II有乙图乙有效值的计算：图乙有效值的计算：4522TRITRIPPBA乙有甲有二、二、峰值和有效值峰值和有效值交流电流表和交流电压表的读数是有效值交流电流表和交流电压表的读数是有效值交流用电器的铭牌上标识的是有效值交流用电器的铭牌上标识的是有效值二、二、峰值和有效值峰值和有效值交流电的交流电的“四值对比四值对比”二、二、峰值和有效值峰值和有效值二、二、峰值和有效值峰值和有效值二、二、峰值和有效值峰值和有效值详细详细描描述交变述交变电流电流公式公式图像图像三、正弦三、正弦式交变电流的公式和图像式交变电流的公式和图像tTUtTUtUumm2sin22sinsin写出以下两种情况下交流电的表达式写出以下两种情况下交流电的表达式tTEtEemm2sinsintTEtEemm2coscos三、正弦三、正弦式交变电流的公式和图像式交变电流的公式和图像按如图所示的电路图，将灯泡与带铁心线圈按如图所示的电路图，将灯泡与带铁心线圈L串联后分别连串联后分别连接在直流（接在直流（DC）与交流（）与交流（AC）电路中，观察灯泡的亮度。）电路中，观察灯泡的亮度。四、四、电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用观察：电感器对交变电流的作用观察：电感器对交变电流的作用四、四、电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些。现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些。（2 2）影响因素：线圈的自感系数）影响因素：线圈的自感系数L、交流的频率、交流的频率f。（1 1）定义：电感器对交变电流的阻碍作用，称为感抗。）定义：电感器对交变电流的阻碍作用，称为感抗。四、四、电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些。现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些。结论：电感线圈对交流电源有阻碍作用，对直流电流没有。结论：电感线圈对交流电源有阻碍作用，对直流电流没有。1 1、感抗：、感抗：（3 3）表达式：）表达式：fLXL2（4 4）特性：）特性：通直流、阻交流；通低频、阻高频通直流、阻交流；通低频、阻高频按如图所示的电路图，将灯泡与电容器串联后分别连接在按如图所示的电路图，将灯泡与电容器串联后分别连接在直流（直流（DC）与交流（）与交流（AC）电路中，观察灯泡的亮度。）电路中，观察灯泡的亮度。四、四、电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用观察：电容器对交变电流的作用观察：电容器对交变电流的作用四、四、电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用现象：电路中串有电容器时，接通直流电源，灯泡不亮；接通现象：电路中串有电容器时，接通直流电源，灯泡不亮；接通交流电源时，灯泡亮，短接电容器，灯泡更亮。交流电源时，灯泡亮，短接电容器，灯泡更亮。四、四、电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用结论：交流电流能够通过电容器，直流电流不能通过电容器。结论：交流电流能够通过电容器，直流电流不能通过电容器。电容器电容器“隔直通交隔直通交”的原因：的原因：电容器通过充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流电容器通过充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流“通过通过”了电容器。了电容器。2 2、容抗：、容抗：（1 1）定义：电容器对交变电流的阻碍作用，称为容抗。）定义：电容器对交变电流的阻碍作用，称为容抗。（2）影响因素：电容器的电容）影响因素：电容器的电容C、交变电流的频率、交变电流的频率f（3 3）表达式：）表达式：fCXC21（4 4）特性：）特性：通交流、隔直流；通高频、阻低频通交流、隔直流；通高频、阻低频1 1家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分来实现的，由截去部分的多少来调节流电压的波形截去一部分来实现的，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的可调，比过去用变压器调压方便且体积电压，从而实现灯光的可调，比过去用变压器调压方便且体积较小某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，若用多用较小某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，若用多用电表测灯泡两端的电压，多用电表的示数为电表测灯泡两端的电压，多用电表的示数为( () )C2、(多选多选)如图所示如图所示,M为半圆形导线框为半圆形导线框,圆心为圆心为OM;N是圆心角为直角的扇是圆心角为直角的扇形导线框形导线框,圆心为圆心为ON;两导线框在同一竖直面两导线框在同一竖直面(纸面纸面)内内;两圆弧半径相等两圆弧半径相等;过过直线直线OMON的水平面上方有一匀强磁场的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。现使导线磁场方向垂直于纸面。现使导线框框M、N在在t=0时从图示位置开始时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过分别绕垂直于纸面、且过OM和和ON的轴的轴,以相同的周期以相同的周期T逆时针匀速转动逆时针匀速转动,则则( )A.两导线框中均会产生正弦交流电两导线框中均会产生正弦交流电B.两导线框中感应电流的周期都等于两导线框中感应电流的周期都等于TC.在在t= 时时,两导线框中产生的感应电动势相等两导线框中产生的感应电动势相等D.两导线框的电阻相等时两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等两导线框中感应电流的有效值也相等T8BC【解析】【解析】选选B、C。当导线框。当导线框N完全进入磁场后完全进入磁场后,通过导线框的磁通量将不通过导线框的磁通量将不变变,故无感应电流产生故无感应电流产生,因此它不会产生正弦交流电因此它不会产生正弦交流电,A项错误项错误;导线框每转导线框每转动一圈动一圈,产生的感应电流的变化为一个周期产生的感应电流的变化为一个周期,B项正确项正确;在在t= 时时,导线框转过导线框转过角度为角度为45,切割磁感线的有效长度相同切割磁感线的有效长度相同,均为绕圆心的转动切割形式均为绕圆心的转动切割形式,设设圆弧半径为圆弧半径为R,则感应电动势均为则感应电动势均为E= BR2,C项正确项正确;导线框导线框N转动的一个转动的一个周期内周期内,有半个周期无感应电流产生有半个周期无感应电流产生,所以两导线框的感应电动势的有效值所以两导线框的感应电动势的有效值并不相同并不相同,由闭合电路欧姆定律可知由闭合电路欧姆定律可知,两导线框的电阻相等时两导线框的电阻相等时,感应电流的感应电流的有效值一定不相同有效值一定不相同,D项错误。项错误。T8123、发电机转子是边长为、发电机转子是边长为0.2 m的正方形的正方形,线圈匝数线圈匝数n=100匝匝,内内阻阻r=2 ,如图所示如图所示,以以ad、bc中点连线为轴以中点连线为轴以5 rad/s的角速的角速度在度在 的匀强磁场中转动的匀强磁场中转动,灯泡电阻灯泡电阻R=8 ,则则(1)此线圈所产生感应电动势的峰值为多少此线圈所产生感应电动势的峰值为多少?(2)从图示位置开始经过从图示位置开始经过0.05 s,线圈产生的瞬时电动势为多少线圈产生的瞬时电动势为多少?(3)从图示位置开始经过从图示位置开始经过0.2 s,穿过线圈的磁通量变化了多少穿过线圈的磁通量变化了多少?(4)若灯泡正常发光若灯泡正常发光,则其功率为多大则其功率为多大?1B解析：解析：根据根据Em=nBS求出感应电动势的峰值求出感应电动势的峰值;由磁通量的定义式进由磁通量的定义式进行分析求解磁通量行分析求解磁通量;由由=2-1求解磁通量的变化求解磁通量的变化;根据欧姆定律求出电流根据欧姆定律求出电流,再求出灯泡的实际消耗功率。再求出灯泡的实际消耗功率。(1)由题意可知由题意可知,电动势最大值电动势最大值Em=nBS=100 0.20.25 V=20 V。1(2)线圈产生的瞬时电动势的表达式为线圈产生的瞬时电动势的表达式为:e=Emsint=20sin5t(V)。则从图示位置开始经过则从图示位置开始经过0.05 s,线圈产生的瞬时电动势为线圈产生的瞬时电动势为:e=20sin5t(V)=20sin50.05(V)=10 V。2(3)由图可知由图可知,t=0时的磁通量为时的磁通量为:1=BS,线圈的转动周期为线圈的转动周期为:T= s=0.4 s所以当所以当t=0.2 s时的磁通量为时的磁通量为:2=-BS所以磁通量的变化量为所以磁通量的变化量为:=|2-1|=|-2BS|= Wb。225225(4)感应电动势的有效值为感应电动势的有效值为:E= V=10 V,根据闭合电路欧姆定律可得通过灯泡的电流为根据闭合电路欧姆定律可得通过灯泡的电流为:I= 。灯泡正常发光时功率为灯泡正常发光时功率为:P=I2R=( )28 W=16 W。答案答案:(1)20 V(2)10 V(3) Wb(4)16 WEm20222E10 2 A2 ARr82222254、交流发电机线圈电阻、交流发电机线圈电阻r=1 ,用电器电阻用电器电阻R=9 ,电压电压表示数为表示数为9 V,如图所示如图所示,那么该交流发电机那么该交流发电机()A.电动势的峰值为电动势的峰值为10 VB.电动势的有效值为电动势的有效值为9 VC.交流发电机的线圈通过中性面时电动势的瞬时值为交流发电机的线圈通过中性面时电动势的瞬时值为10 VD.交流发电机的线圈自中性面转过交流发电机的线圈自中性面转过90的过程中的平的过程中的平均感应电动势为均感应电动势为 V220 2D解析：解析：选选D。因电压表示数为。因电压表示数为9 V，所以电路中的电流，所以电路中的电流I=1 A，故电动势的，故电动势的有效值有效值E=I(r+R)=10 V，其最大值，其最大值Em= E=10 V，故，故A、B错误错误;线圈线圈通过中性面时电动势的瞬时值为通过中性面时电动势的瞬时值为0，C错误错误;转过转过90的过程中的平均感应的过程中的平均感应电动势，应用公式电动势，应用公式 求解求解, ,又又nBS=10 V,故故 V,D正确。正确。22nEt21|0BS|2nBSEnnntt2220 2E课堂检测素养达标5、如图所示、如图所示,图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系。若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻的变化关系。若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻,则经过则经过1 min的时间的时间,两电阻消耗的电功之比两电阻消耗的电功之比W甲甲 W乙乙为为()A. B.1 2C.1 3D.1 621：C解析：解析：选选C。计算电功时，。计算电功时，I要用有效值。题图甲中，设周期为要用有效值。题图甲中，设周期为T，由有，由有效值的定义得效值的定义得 ，得，得 ;图乙中，电流的大小不变，图乙中，电流的大小不变，I2=1 A，由，由W=I2Rt可以得到：可以得到：W甲甲 W乙乙=1 3，C正确。正确。TRITRTR21223210321AI3316、先后用如图甲、乙所示的电流通过丙图中的电阻、先后用如图甲、乙所示的电流通过丙图中的电阻R,一个周期内产生的一个周期内产生的热量相同热量相同,求电流表的示数分别为多少求电流表的示数分别为多少?解析：解析：电流表的示数为通过电流表的示数为通过R的电流的有效值。题图甲中的的电流的有效值。题图甲中的i-t图象是正图象是正弦式曲线弦式曲线,在前半个周期内在前半个周期内,它的有效值与正弦式交变电流的有效值相同，它的有效值与正弦式交变电流的有效值相同， ，后半个周期不产生热量，后半个周期不产生热量,则交流电在一个周期内通过电阻则交流电在一个周期内通过电阻R所产生的热量所产生的热量 。AIIm2252RTIQ221交直流电在一个周期内通过电阻直流电在一个周期内通过电阻R所产生的热量所产生的热量 ，由，由于于Q交交=Q直直，所所以以 ，解得，解得 。题图乙中周期为题图乙中周期为0.04 s,前前0.02 s内内i大小、方向不变，大小、方向不变，产生的热量产生的热量后后0.02 s内电流有效值为内电流有效值为 ,产生的热量产生的热量 Q交交=Q1+Q2,Q交交=I2RT代入数据，解得代入数据，解得 。RTIRTIA2221AIIA5 . 22RTIQA2直221TRIQm2mI2222TRIQmAAI33. 435 . 2
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