第2章 章末整合提升-2020年【导学教程】高中同步学习讲义物理（教科版，选修3-2） (共29张PPT)

第二章 交变电流 物理·选修3-2(JK) 章末整合提升 第二章 交变电流 物理·选修3-2(JK) 第二章 交变电流 物理·选修3-2(JK) 1．正弦交变电动势和电流的瞬时值表达式均可以表示为最大值乘以sin ωt或cos ωt的形式，从不同位置开始计时，表现形式也不同． 2．线框经过中性面时电流方向发生改变，一个周期内两次经过中性面，电流方向改变两次． 专题一　交变电流的产生及其变化规律 第二章 交变电流 物理·选修3-2(JK) 3．正弦式交变电流的电动势最大值Em＝nBSω＝nωΦm，与转轴的位置和线框的形状均无关． 4．磁通量的变化规律与交变电流的变化规律不同，注意区分．例如当Φ＝0时，eq \f(ΔΦ,Δt)、e都达到最大值；当Φ最大时，eq \f(ΔΦ,Δt)、e都等于零． 第二章 交变电流 物理·选修3-2(JK) 【例1】　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，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图2－1所示，下列说法中正确的是 图2－1 第二章 交变电流 物理·选修3-2(JK) 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 第二章 交变电流 物理·选修3-2(JK) 【解析】　t1、t3时刻线圈中的感应电动势e＝0，故为线圈通过中性面的时刻，通过线圈的磁通量为最大，磁通量的变化率为零．故A、C不对；t2时刻e＝Em，线圈平面转到与磁感线平行时刻，磁通量为零，B也不对；每当e变换方向时，也就是线圈通过中性面的时刻，通过线圈的磁通量绝对值最大，D正确． 【答案】　D 第二章 交变电流 物理·选修3-2(JK) 专题二　 交变电流的峰值、有效值、平均值 的理解及应用 1．峰值 Em＝nBSω，在考虑电容器的耐压值时，应根据交流电的最大值． 2．平均值(eq \x\to(E)) 交流电的平均值应根据eq \x\to(E)＝neq \f(ΔΦ,Δt)求解．在计算交流电路中通过某段导体的电荷量时，应用平均值计算．即Q＝eq \x\to(I)t.要特别注意，交变电流的平均值不是初、末态瞬时值的平均． 第二章 交变电流 物理·选修3-2(JK) 3．有效值 最大值除以eq \r(2)计算有效值的公式只适用于正弦式交变电流，对其他形式的交流电只能根据定义计算，通常提到的交变电流相关量的数值，凡没有特别说明的都是指的有效值． 第二章 交变电流 物理·选修3-2(JK) 【例2】　如图2－2所示，交流发电机的矩形线圈abcd中，ab＝cd＝50 cm，bc＝ad＝30 cm，匝数n＝100匝，线圈总电阻r＝0.2 Ω，外电阻R＝4.8 Ω线圈在磁感应强度B＝0.05 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO′匀速转动，角速度ω＝100πrad/s. 第二章 交变电流 物理·选修3-2(JK) 图2－2 (1)求感应电动势的最大值； (2)若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的函数表达式； 第二章 交变电流 物理·选修3-2(JK) (3)交流电压表和交流电流表的示数各为多少？ (4)此发电机的功率为多少？ (5)从图示位置起，转过90°过程中，平均电动势为多少？通过线圈中导线横截面的电荷量为多少？ 第二章 交变电流 物理·选修3-2(JK) 【解析】　(1)设ab＝l1，bc＝l2，则感应电动势的最大值Em＝nBl1l2ω≈235.5 V (2)根据闭合电路欧姆定律，电流的最大值Im＝eq \f(Em,R＋r)＝47.1 A 在题图所示位置时，电流有最大值，则电流的瞬时值表达式为i＝Im cos ωt，代入数值得i＝47.1cos(100πt) A 第二章 交变电流 物理·选修3-2(JK) (3)电流的有效值为I＝eq \f(Im,\r(2))≈33.3 A 路端电压的有效值为U＝IR≈160 V 即电压表的示数为160 V，电流表的示数为33.3 A (4)电动势的有效值为 E＝eq \f(Em,\r(2))≈166.5 V 则发电机的功率为P＝IE≈5 544 W 第二章 交变电流 物理·选修3-2(JK) 【答案】　(1)235.5 V　(2)i＝47.1cos(100πt) A　(3)160 V　33.3 A　(4)5 544 W　(5)150 V　0.15 C (5)平均电动势为eq \x\to(E)＝neq \f(ΔΦ,Δt)＝neq \f(BS－0,\f(π,2ω))＝neq \f(2Bl1l2ω,π)＝150 V 通过线圈中导线横截面的电荷量为 q＝eq \