（讲义）交变电流与发电机2-2含答案2.docxVIP

2.2怎样描述交变电流［目标定位］I.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系2能理解电流的有效值，知道 有效值是与热效应有关的量.3.掌握正弦式交变电流有效值与最大值的关系，会进行有效值的计算.4.掌握交 变电流的变化规律及两种表示方法. 知识探究新知探究点点落实一、周期和频率 如图1所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？ 答案 周期丁=0.02 s；频率/=50Hz. ［要点总结］.周期(7)：交变电流完成?次周期性变化所需的时间,用丁表示，单位是秒. .频率⑺：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数,用工表示，单位是赫兹，符号是及. .转速(〃)：线圈单位时间(1 s或1 min)转过的圈数，单位是r/s或r/min. .各物理量之间的关系：片上①=季=2时,co=2w?("的单位为r/s). .我国电网中交变电流的周期是蛔s,频率是50 Hz. 。典型例题【例1】(多选)矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的转动轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交 流电动势e随时间/变化的情况如图2所示.下列说法中正确的是() 图2 A.此交变电流的频率为0.2 HzB.l s内电流方向变化10次 C.t=0.1s时，线圈平面与磁场方向平行D.l s内线圈转5圈 答案BD解析 由题图知T=0.2 s,故/=〒=万Hz=5 Hz,即1 s内完成5个周期，线图转5圈，每转1圈电流方 ￡U?1? 向改变2次，故A错，B、D对；在，=0.1 s时，e=0,所以线图平面与磁场方向垂直，故C错. 二、最大值和有效值.图3是通过一个R=1 C的电阻的电流i随时间/变化的图像.这个电?流不是恒定电流. i/A 4 ().51r/s2 O ().51 r/s -4图3 (1)试计算1 s内电阻卡中产生的热量. (2)如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R,也能在1 s内产生同样的热量，这个电流是 多大？ 答案(l)g=ZI2/?zI4-Z22/?r2=42X 1 X0.5 J + 22X 1 X0.5 J= 10 J(2)由。=尸心得晋7 A=? A .某交流电压瞬时值表达式〃=6Esin (100M) V,把标有“6 V,2 W”的小灯泡接在此电源上会不会被烧 坏？把标有6V的电容器接在此电源上会不会被击穿？ 答案 小灯泡不会被烧坏，交流电压瞬时值表达式?=6V2sin (lOOn/) V中6也V是最大值，其有效值为6 V,而标有“6V,2W”的小灯泡中的6 V是有效值.电容器会被击穿. ［要点总结］.最大值：交变电流在一个周期内所能达到的最大数值.它是所有瞬时值中的最大值. (1)当线圈平面跟磁感线平行时，感应电动势最大，品尸述汝(转轴垂直于磁感线). (2)电容器接在交流电路中，交流电压的最大值不能超过电容器的耐压值. .有效值：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交变电流的相同时间内它们产生的热 量相等，我们就把这个恒定电流的电流值人电压值U,叫做这个交变电流的有效值.计算时要注意三同： “相同电阻”上、“相同时间”内、产生“相同热景”. .正弦式交变电流的有效值/、U与最大值/max、Umax的关系：/=$、U=^. 注意：非正弦式交变电流的有效值只能根据电流的热效应计算. .有效值的应用(1)计算与电流热效应有关的量(如功率、热量)要用有效值. (2)交流电表的测量值，电气设备标注的额定电压、额定电流，通常提到的交流电的数值均指有效值. .平均值的应用E 计算通过导体某一横截面的电荷量时，只能用交变电流的平均值，即“=7?加=不加=甯. 。典型例题m 21通过一阻值R= 100 C的电阻的交变电流如图4所示，其周期为I s.电阻两端电压的有效值为() A.12 V B.4V10 V C.15 V D.8小 V 答案B 解析 根据包流的热效应先计算包流的有效值.由(0.1 A)2/?X0.4 sX2+(0.2 A)2/?X0.1 sX2=/27?X1 s,可得 流过电阻的电流的有效值/=邛 A,电阻两端电压的有效值为U=/R=44mV,故B正确. 【例3】如图5所示，矩形线圈面积为S,匝数为M线圈电阻为，，在磁感应强度为3的匀强磁场中绕垂 直磁场方向的。0'轴以角速度/匀速转动，外电路电阻为R.当线圈由图示位置转过90。的过程中，求： 图5⑴通过电阻R的电荷量生 (2)电阻R上所产生的热量Q. 答案⑴霜&喘鬻 解析(1)依题意磁通量的变化量△⑦=BS,线图转过90。的时间为△/二(二算二会，平均感应电动势为下 ，△⑦ 2A归Sc。丁 〃》为「一、,-rE 2NBSto ,9”」「升 w ~ . NBS=八后=---.平均感应也流为/ =两;=兀,次+产.通过感阻8的电荷至为q= / (2)线