第3章 章末综合提升—2020-2021学年新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第二册同步学案

[巩固层·知识整合] [提升层·能力强化] 交变电流“四值”的辨析及应用 物理含义 重要关系 适用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 分析线圈某一时刻的受力情况 最大值 最大的瞬时值 Em＝NBSω Im＝eq \f(Em,R＋r) 确定用电器的耐压值 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值 E＝eq \f(Em,\r(2)) U＝eq \f(Um,\r(2)) I＝eq \f(Im,\r(2)) (1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量) (2)交流电表的测量值 (3)电气设备标注的额定电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流 平均值 交变电流图像中图线与时间轴所夹面积与时间的比值 eq \x\to(E)＝neq \f(ΔΦ,Δt) eq \x\to(I)＝eq \f(\x\to(E),R＋r) 计算通过电路截面的电荷量 【例1】　如图所示为交流发电机示意图，矩形线圈的匝数N＝50匝，每匝线圈的边长lab＝0.4 m，lbc＝0.2 m，矩形线圈所在处的匀强磁场的磁感应强度B＝0.2 T，线圈总电阻r＝1 Ω，外接电阻R＝9 Ω。线圈以n＝eq \f(100,π) r/s的转速在磁场中匀速转动。求： (1)线圈中产生的感应电动势的最大值； (2)若线圈从通过中性面时开始计时，写出回路中电流随时间变化的关系式； (3)交流电压表和电流表的读数； (4)此交流发电机的总功率和输出功率。 [解析]　(1)Em＝NBSω＝NBlablbcω＝50×0.2×0.4×0.2×eq \f(100,π)×2π V＝160 V。 (2)ω＝2πn＝200 rad/s， Im＝eq \f(Em,r＋R)＝16 A， i＝16sin 200t(A)。 (3)电流表的读数I＝eq \f(1,\r(2))Im＝8eq \r(2) A 电压表的读数U＝IR＝72eq \r(2) V。 (4)发电机的总功率P＝IE，E＝eq \f(1,\r(2))Em， 所以P＝8eq \r(2)×eq \f(1,\r(2))×160 W＝1 280 W。 发电机的输出功率等于外电路电阻消耗的电功率。即 PR＝IU＝8eq \r(2)×72eq \r(2) W＝1 152 W。 [答案]　(1)160 V