专题 交变电流规律的应用 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第二册

第 三 章 专题：交变电流规律的应用 1.进一步理解交变电流的有效值的物理意义，并会进行计算(重点)。 2.知道交变电流最大值、瞬时值、有效值、平均值的区别，并会进行有关计算。 学习目标 内容索引 一、交变电流有效值的计算 二、交变电流“四值”的比较及应用 < 一 > 交变电流有效值的计算 计算交变电流有效值应注意： (1)计算有效值时要注意根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生的“热量相同”，进而列式求解。 (2)交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，与电流的方向无关，一般以一个周期来计算有效值。 (2024·湖北卷)在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡L1的电阻是灯泡L2的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为 A.2∶1　　　　B.1∶1　　　　C.1∶2　　　　D.1∶4 例1 √ 两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大，二极管导通则短路并联的灯泡，此时另一个灯泡与电源串联，根据电路图可知在一个完整的周期内，两个灯泡有电流通过的时间相等都为半个周期，电压有效值相等，则根据P＝，可知P1∶P2＝RL2∶RL1＝1∶2，故选C。 　(2025·山东卷)如图为一种交流发电装置的示意图，长度为2L、间距为L的两平行金属电极固定在同一水平面内，两电极之间的区域Ⅰ和区域Ⅱ有竖直方向的磁场，磁感应强度大小均为B、方向相反，区域Ⅰ边界是边长为L的正方形，区域Ⅱ边界是长为L、宽为0.5L的矩形。传送带从两电极之间以速度v匀速通过，传送带上每隔2L固定一根垂直运动方向、长度为L的导体棒，导体棒通过磁场区域过程中与电极接触良好。该装置产生电动势的有效值为 A.BLv B. C. D. 例2 √ 由题意可知导体棒通过磁场区域过程需要的时间，即周期为T＝，导体棒通过区域Ⅰ时，产生的电动势大小为E1＝BLv，经过的时间为t1＝， 导体棒通过区域Ⅱ时，产生的电动势大小为E2＝B×0.5Lv，经过的时间 为t2＝，根据有效值的定义有t1+t2＝T，代入数据可得E有＝，故选D。 实际情景下非正弦式交流电的求解 1.根据法拉第电磁感应定律和楞次定律判断出交变电流的类型，画出一个周期的i－t图像或e－t图像。 2.根据有效值定义求解有效值。 总结提升 　　 如图所示的区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界)。则导线框内产生的感应电流的有效值为 A. B. C. D. √ 针对训练 导线框切割磁感线产生的感应电动势为E＝BL2ω，每转动一周，产生感应电动势的时间是，根据有效值的定义有()2R·＝I2RT，解得I＝，故选D。 返回 < 二 > 交变电流“四值”的比较及应用 名称 物理含义 重要关系 应用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 电流为正弦式 交变电流时： e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 分析交变电流在某一时刻的情况，如计算某一时刻线圈受到的安培力 最大值 最大的瞬时值 Em＝nωBS Im＝ 电容器的击穿电压 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值 电流为正弦式交变电流时： E＝ U＝ I＝ (1)计算与电流热效应相关的量(如电功率、电热、热功率) (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围面积与时间的比值 ＝n 计算通过电路横截面的电荷量q＝Δt＝n (2024·中山市华侨中学月考)如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小B＝0.5 T，边长L＝10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO'匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω，电压表为理想交流电表，求(计算结果均保留两位小数)： (1)转动过程中感应电动势的峰值； 例3 答案　3.14 V 感应电动势的峰值Em＝NBSω＝100×0.5×0.12×2π V≈3.14 V。 (2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势； 答案　1.57 V 线圈由题图所示位置转过60°角时的瞬时感应电动势 e＝Emcos 60°＝3.14×0.5 V＝1.57 V。 (3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势； 答案　2.60 V 根据法拉第电磁感应定律可得，由题图所示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势 ＝N＝N＝100× V≈2.60 V。 (4)交流电压表的示数； 答案　1.78 V 交流电压表示数为外电压的有效值 U＝·×3.14× V≈1.78 V。 (5)由图示位置转过60°角的过程中通过电阻R的电荷量。 答案　0.09 C 线圈由题图所示位置转过60°角的过程中通过电阻R的电荷量 q＝··＝ C≈0.09 C。 　 (多选)如图所示，间距为L的两条光滑平行的金属导轨水平放置，导轨电阻不计，导轨的右端接有阻值为R的定值电阻。电阻也为R的导体棒ab垂直放在导轨上，整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。从t＝0时刻开始，导体棒的速度随时间变化的规律为v＝v0sin ωt，运动过程中导体棒与导轨始终垂直且接触良好。下列判断正确的是 A.导体棒中电流的瞬时值表达式为i＝ B.导体棒中电流的最大值为 C.导体棒两端的电压为 D.电阻R消耗的电功率为 例4 √ √ 根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得E＝BLv，i＝，整理得导体棒中电流的瞬时值表达式为i＝，导体棒中电流的最大值为Im＝，故A错误，B正确； 导体棒两端的电压为路端电压的有效值，即U＝，故 C错误； 电阻R消耗的电功率为P＝，故D正确。 返回 第 三 章 本课结束 $