2017-2018学年粤教版物理选修3-2（课件+检测）第二章第二节交变电流的描述 （2份打包）

第二章　交变电流 第二节　交变电流的描述 学　习　目　标 重　点　难　点 1.掌握用函数表达式描述正弦式交变电流. 2.掌握用图象描述正弦式交变电流． 重点 1.正弦交流电表达式的理解及应用. 2.正弦交流电图象的理解及应用． 难点 正弦交流电表达式的推导过程. 知识点一　用函数表达式描述交变电流 提炼知识 正弦式交流电． (1)定义：按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流． (2)正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) 物理量规律 峰值 瞬时值 磁通量 Φm＝BS Φ＝Φm·cos ωt＝BScos ωt 电动势 Em＝nBSω e＝Em·sin ωt＝nBSω sin ωt 电压 Um＝eq \f(REm,R＋r) u＝Um·sin ωt＝ eq \f(REm,R＋r) sin ωt 电流 Im＝eq \f(Em,R＋r) i＝Im·sin ωt＝ eq \f(Em,R＋r)sin ωt 判断正误 (1)正弦式交变电流的瞬时值的表达式与线圈的起始位置无关．(×) (2)线圈在匀强磁场中匀速转动而产生交变电流，当线圈和磁场平行时，电动势的瞬时值最大．(√) (3)峰值与开始计时的位置及线圈转动的时间无关．(√) 小试身手 1．某矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势为e＝Emsin ωt.若将线圈的转速增加1倍，保持其他条件不变，则产生的感应电动势为(　　) A．e＝Emsin 2ωt　　 B．e＝2Emsin 2ωt C．e＝2Emsin 4ωt D．e＝4Emsin 2ωt 解析：根据Em＝nBSω可得交流电的最大值变为原来的2倍，根据ω＝2πn可得角速度变为原来的2倍，故产生的感应电动势为：e＝2Emsin 2ωt，故选B. 答案：B 知识点二　用图象描述交变电流 提炼知识 1．物理意义． 描述交变电流(电动势e、电流i、电压u)随时间变化的规律． 2．正弦交变电流的图象． (1)e-t图象． (2)i-t图象． (3)u-t图象． 判断正误 (1)若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时，e＝Emcos ωt.(√) (2)若线圈从中性面开始计时，e＝Emsin ωt.(√) 小试身手 2. (多选)矩形线圈在匀强磁场中 匀速转动，所产生的交变电流的波形 如图所示，下列说法中正确的是(　　) A．在t1时刻穿过线圈的磁通量达到峰值 B．在t2时刻穿过线圈的磁通量达到峰值 C．在t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值 D．在t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值 解析：从题图中可知，t1时刻线圈中感应电动势达到峰值，磁通量变化率达到峰值，而磁通量最小，线圈平面与磁感线平行．t2时刻感应电动势等于零，磁通量变化率为零，线圈处于中性面位置，磁通量达到峰值，t3时刻感应电动势达到峰值，线圈中的磁通量变化率达到峰值． 答案：BC 拓展一　正弦交变电流瞬时值、 峰值表达式的推导 1．交变电流的电动势的瞬时值与开始计时的位置是否有关？与线圈所转动时间是否有关？ 提示：若线圈从中性面开始计时，e＝Emsin ωt，若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时，e＝Emcos ωt.故瞬时值与开始计时的位置有关，与线圈转动时间也有关系． 2．交变电流的电动势的最大值与哪些因素有关？与线圈的形状和转轴的位置是否有关？ 提示：交变电流的电动势的最大值由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积S决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关． 1．瞬时值． 若线圈平面从中性面开始转动，则经时间t： (1)线圈转过的角度为θ＝ωt. (2)ab边的线速度跟磁感线方向的夹角θ＝ωt. (3)ab边转动的线速度大小：v＝Rω＝eq \f(Lad,2)ω. (4)ab边产生的感应电动势： eab＝BLabvsin θ＝eq \f(1,2)BSωsin ωt. (5)整个线圈产生的感应电动势： e＝2eab＝BSωsin ωt， 若线圈为n匝，e＝nBSωsin ωt. 2．峰值． (1)电动势的峰值Em＝nBSω. (2)交变电动势最大值，由线圈匝数n，磁感应强度B，转动角速度ω及线圈面积S决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，因此如图所示的几种情况，若n、B、S、ω相同，则它们的电动势的最大值相同． 3．若线圈给外电阻R供电，设线框本身电阻为r，由闭合电路欧姆定律得： i＝eq \f(e,R＋r)＝eq \f(Em,R＋r)sin ωt，即写成i＝Imsin ωt；R两端电压写成u＝Um sin ωt. 特别提醒：瞬时值表达式与开始计时的位置有关． (1)若线圈从中性面开始计时，e＝Emsin ωt. (2)若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时，e＝Emcos ωt. 【典例1