高中物理 第二章 交变电流 第2节 描述交流电的物理量教案2 教科版选修32
高中物理(教科版选修32课件+word文档+课时作业与单元
学案3 习题课：交变电流的产生及描述[目标定位] 1.理解交变电流的产生过程，能够求解交变电流的瞬时值.2.理解交变电流图像的物理意义.3.知道交变电流“四值”的区别，会求解交变电流的有效值．一、对交变电流产生规律的理解求解交变电动势瞬时值时：(1)首先要计算峰值E m ＝NBSω；(2)确定线圈转动从哪个位置开始，以便确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化；(3)确定线圈转动的角速度ω(以rad/s 作单位)；(4)最后确定感应电动势的瞬时值表达式．例1 图1甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图．其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，线圈的匝数n ＝100匝，电阻r ＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R 连接，电阻R ＝90 Ω，与R 并联的交流电压表为理想电表．在t ＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t 按图乙所示正弦规律变化．求：图1(1)交流发电机产生的电动势最大值； (2)电动势的瞬时值表达式；(3)线圈转过130 s 时电动势的瞬时值；(4)电路中交流电压表的示数．解析 (1)交流发电机产生的电动势最大值E m ＝nBSω而Φm ＝BS ，ω＝2πT ，所以E m ＝2n πΦmT由Φ－t 图线可知，Φm ＝2.0×10－2 Wb ，T ＝0.2 s所以E m ＝20π V ＝62.8 V.(2)线圈转动的角速度ω＝2πT ＝2π0.2 rad/s ＝10π rad/s ，由于从垂直中性面处开始计时，所以感应电动势瞬时值表达式为e ＝E m cos ωt ＝62.8cos (10πt ) V(3)当线圈转过130 s 时e ＝20πcos (10π×130) V ＝10π V ＝31.4 V(4)电动势的有效值E ＝E m2＝102π VU ＝R R ＋r E ＝90100×102π V ＝92π V ≈40 V答案 (1)62.8 V (2)e ＝62.8cos (10πt ) V (3)31.4 V (4)40 V二、交变电流图像的应用正弦交流电的图像是一条正弦曲线，从图像中可以得到以下信息：1．周期(T )和角速度(ω)：线圈转动的角速度ω＝2πT.2．峰值(E m ，I m )：图像上的峰值．可计算出有效值E ＝E m 2，I ＝I m2.3．瞬时值：每个“点”表示某一时刻的瞬时值．4．可确定线圈位于中性面的时刻，也可确定线圈平行于磁感线的时刻．5．判断线圈中磁通量Φ及磁通量变化率ΔΦΔt的变化情况．例2 如图2所示，图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图像如图线b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( )图2A ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B ．线圈先、后两次转速之比为3∶2C ．交流电a 的瞬时值为u ＝10sin (5πt ) VD ．交流电b 的最大值为203V解析 由题图可知，t ＝0时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磁通量最大，A 错误；由题图可知T a ∶T b ＝2∶3，故n a ∶n b ＝3∶2，B 正确；由题图可知，C 正确；因ωa ∶ωb ＝3∶2，交流电最大值U m ＝NBSω，故U m a ∶U m b ＝3∶2，U m b ＝23U m a ＝203 V ，D 正确．答案 BCD三、交变电流有效值的计算交变电流有效值的计算一般有以下两种情况：1．对于按正(余)弦规律变化的电流，可先根据E m ＝NBSω求出其峰值，然后根据E ＝E m2求出其有效值．2．当电流按非正弦规律变化时，必须根据有效值的定义求解．计算时要注意三同：相同电阻、相同时间(一般要取一个周期)、产生相同热量．例3 图3表示一交流电电流随时间变化的图像，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为I m ；电流的负值强度为I m ，则该交流电的有效值为 ( )图3A.I m 2B.2I m C ．I m D.32I m解析 根据有效值的定义，取一个周期T ，则Q ＝(I m 2)2R T 2＋I 2mR T 2＝I 2RT 解得I ＝32I m ，故选D.答案 D四、交变电流“四值”的应用比较交变电流的四值，即峰值、有效值、瞬时值、平均值，在不同情况下的使用： (1)在研究电容器的耐压值时，只能用峰值．(2)在研究交变电流做功、电功率及产生的热量时，只能用有效值，交流电表显示的也是有效值．(3)在研究交变电流通过导体横截面的电荷量时，只能用平均值． (4)在研究某一时刻线圈受到的安培力时，只能用瞬时值．特别提醒 (1)交变电流的平均值是针对某一过程的物理量，在不同的时间内平均值一般不相同．(2)平均电动势不等于初、末两时刻瞬时值的平均值，必须用法拉第电磁感应定律计算即E ＝N ΔΦΔt . 例4图4一个总电阻为r 、边长为L 的正方形线圈abcd 共N 匝，线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO ′以如图4所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R . (1)求此时刻线圈感应电流的方向．(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值为多大？(3)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周柴油机做多少功？ (4)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R 的电荷量是多少？ (5)图中电流表和电压表的示数各是多少？ 解析 (1)由右手定则可判定电流的方向沿adcba .(2)E m ＝NBSω＝NBωL 2.(3)电动势的有效值E ＝E m2.电流的有效值I ＝ER ＋r ，由于不计能量损失，柴油机做的功全部转化为电能，线圈转一周，柴油机做的功 W ＝EIt ＝E 2R ＋rt ＝⎝⎛⎭⎫NBωL 222R ＋r·2πω＝πN 2B 2ωL 4R ＋r.(4)通过R 的电荷量q ＝I ·Δt ＝N ΔΦΔtR ＋r ·Δt＝N ΔΦR ＋r ＝NBL 2·sin 60°R ＋r ＝3NBL 22(R ＋r )(5)电流表示数 I ＝E R ＋r ＝E m 2(R ＋r )＝NBL 2ω2(R ＋r ) 电压表示数U ＝IR ＝NBL 2ωR2(R ＋r )答案 见解析1．(交变电流图像的应用)图5甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化．下列说法正确的是()图5A．甲表示交流电，乙表示直流电B．两种电压的有效值相等C．甲电压的瞬时值表达式为u＝311sin (100πt) VD．甲交变电流的有效值比乙交变电流的有效值大答案CD解析两题图中交变电流的大小和方向都随时间变化，在t轴的上方为正，下方为负，A错．有效值E＝E m2只对正弦交流电适用，将两个图像叠放在一起，可以看出两个交变电流的最大值相等，甲对应的有效值大，所以B错，D对．由题图甲可知C对．2．(交变电流有效值的计算)如图6所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为()图6A．1∶ 2 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶6答案 C解析电功的计算，I要用有效值计算，题图甲中，由有效值的定义得(12A)2R×2×10－2 s＋0＋(12A)2R×2×10－2 s＝I21R×6×10－2 s，得I1＝33A；题图乙中，I的值不变，故I2＝1 A，由W＝UIt＝I2Rt可以得到W甲∶W乙＝1∶3，C正确．3. (交变电流“四值”的应用比较)如图7所示，一半径为r 的半圆形单匝线圈放在具有理想边界的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B .线圈以直径ab 为轴匀速转动，转速为n ，磁场位于ab 左侧且垂直于纸面向里(与ab 垂直) , M 和N 是两个滑环，负载电阻为R .线圈、电流表和连接导线的电阻不计，下列说法中正确的是( )图7A ．转动过程中电流表的示数为π2Bnr22RB ．从图示位置起转过14圈的时间内产生的平均感应电动势为2n πBr 2C ．从图示位置起转过14圈的时间内通过负载电阻R 的电荷量为2B π2r 28RD. 以上说法均不正确 答案 AB解析 交流电动势的最大值为I m ＝B ×12R πr 2×2n π＝B π2nr 2R，转动过程中通过电流表的示数为有效值，由有效值的定义得(I m 2)2R ·T 2＋0＝I 2RT ，解得I ＝B π2nr 22R ，平均感应电动势为E ＝B ×12πr 2π2×2n π＝2n πBr 2，A 、B 正确．通过负载电阻R 的电荷量为q ＝ΔΦR ＝B ×12πr 2R ＝B πr 22R ，C 错误．4. (对交变电流产生规律的理解)如图8所示，在匀强磁场中有一个“π”形导线框可绕AB 轴转动，已知匀强磁场的磁感应强度B ＝52π T ，线框的CD 边长为20 cm ，CE 、DF 长均为10 cm ，转速为50 r/s.若从图示位置开始计时：图8(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)在e －t 坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化关系的图像． 答案 (1)e ＝102cos (100πt ) V (2)见解析图解析 (1)线框转动，开始计时的位置为线圈平面与磁感线平行的位置，在t 时刻线框转过的角度为ωt ，此时刻e ＝Bl 1l 2ωcos ωt ，即e ＝BSωcos ωt ，其中B ＝52π T ，S ＝0.1×0.2 m 2＝0.02 m 2，ω＝2πn ＝2π×50 rad/s ＝100π rad/s ，故e ＝52π×0.02×100πcos (100πt ) V ，即e ＝102cos (100πt ) V.(2)线框中感应电动势随时间变化关系的图像如图所示．题组一 对交变电流产生规律的理解1. 如图1所示，在水平方向的匀强磁场中，有一单匝矩形导线框可绕垂直于磁场方向的水平轴转动．在线框由水平位置以角速度ω匀速转过90°的过程中，穿过线框面的最大磁通量为Φ，已知导线框的电阻为R ，则下列说法中正确的是 ( )图1A ．导线框转到如图所示的位置时电流的方向将发生改变B ．导线框转到如图所示的位置时电流的方向为badcbC ．以图中位置作为计时起点，该导线框产生的交流电瞬时值表达式为e ＝Φωsin ωtD ．以图中位置作为计时起点，该导线框产生的交流电瞬时值表达式为e ＝Φωcos ωt 答案 D2．面积均为S 的两个电阻相同的线圈，分别放在如图2甲、乙所示的磁场中，甲图中是磁感应强度为B 0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T 绕OO ′轴匀速转动，乙图中磁场变化规律为B ＝B 0cos 2πTt ，从图示位置开始计时，则 ( )图2A ．两线圈的磁通量变化规律相同B ．两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C ．经相同的时间t (t ＞T )，两线圈产生的热量不同D ．从此时刻起，经T4时间，通过两线圈横截面的电荷量不同答案 A解析 甲图中的磁通量变化规律为Φ甲＝B 0S cos2πTt ，乙图中磁通量的变化规律为Φ乙＝B 0S cos2πTt ，故A 正确．由于两线圈的磁通量变化规律相同，则两线圈中感应电动势的变化规律相同，达到最大值的时刻也相同，有效值E 也相同，又因两线圈电阻相同，所以Q ＝E 2Rt 也相同，经过T 4时间，通过两线圈横截面的电荷量q ＝I ·T4也相同，故B 、C 、D 错误．题组二 交变电流图像的应用3．某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的交变电流．现在该发电机出现了故障，转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半，则它产生的交变电动势随时间变化的图像是 ( )答案 B解析 线圈转速为正常时的一半，据ω＝2πn ＝2πT 知，周期变为正常时的2倍，又据E m ＝NBSω知，最大值变为正常时的一半，结合我国电网交流电实际情况，知正确选项为B.4．一矩形金属线圈共10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交变电动势e 随时间t 变化的情况如图3所示，下列说法中正确的是 ( )图3A ．此交流电的频率为0.2 HzB ．此交变电动势的有效值为1 VC ．t ＝0.1 s 时，线圈平面与磁场方向平行D ．在线圈转动过程中，穿过线圈的最大磁通量为1100πWb 答案 D解析 由题图可知，此交流电的周期T ＝0.2 s ，频率f ＝1T ＝5 Hz ，A 错误．E ＝E m 2＝22 V ，B 错误．t ＝0.1 s 时，感应电动势为0，线圈平面与磁感线垂直，C 错误．因E m ＝NBSω，其中N ＝10，ω＝2πT ＝10π rad/s ，故Φm ＝BS ＝1100π Wb ，D 正确．5．如图4(a)所示，一矩形线圈abcd 放置在匀强磁场中，并绕过ab 、cd 中点的轴OO ′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时为计时起点，如图(b)所示，并规定当电流自a 流向b 时电流方向为正．则下列所示的四幅图中正确的是( )图4答案 D解析 由楞次定律知，t ＝0时，感应电流方向为负，线圈平面与中性面的夹角为π2－θ＝π4，线圈再转过π4到达中性面，所以，在线圈转过π4的过程中电流在减小，ωt ＝π4时，i ＝0，因而只有D 项正确．题组三 交变电流有效值的计算6．A 、B 是两个完全相同的电热器，A 通以图5甲所示的方波交变电流，B 通以图乙所示的正弦交变电流，则两电热器的电功率P A ∶P B 等于 ( )图5A ．5∶4B ．3∶2 C.2∶1 D ．2∶1 答案 A解析 方形波的有效值为I 20R T 2＋14I 20R T 2＝I 21RT ， 解得I 1＝58I 0正弦交流电有效值为I 2＝I 02所以P A ∶P B ＝I 21R ∶I 22R ＝5∶4，故选A.7．一个小型电热器若接在输出电压为10 V 的直流电源上，消耗电功率为P ；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为P2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为( ) A ．5 V B ．5 2 V C ．10 V D ．10 2 V 答案 C解析 根据P ＝U 2R ，对直流电有P ＝(10 V )2R ，对正弦式交流电有P 2＝U ′2R，所以正弦交流电的有效值为U ′＝ PR 2＝102V ，故交流电源输出电压的最大值U m ′＝2U ′＝10 V ，故选项C 正确．题组四 交变电流“四值”的应用比较8. 如图6所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B 的匀强磁场中，以恒定的角速度ω绕ab 边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S ，线圈导线的总电阻为R .t ＝0时刻线圈平面与纸面重合．则( )图6A ．线圈中电流瞬时值表达式为i ＝BSωR cos ωtB ．线圈中电流的有效值为I ＝BSωRC ．线圈中电流的有效值为I ＝2BSω2RD ．线圈消耗的电功率为P ＝B 2S 2ω2答案 CD解析 回路中感应电动势最大值E m ＝BSω，电流最大值I m ＝E m R ＝BSωR，t ＝0时线圈位于中性面，故电流瞬时值表达式i ＝BSωR sin ωt .线圈中电流的有效值I ＝I m 2＝2BSω2R ，P ＝I 2R ＝B 2S 2ω22R，故A 、B 错误，C 、D 正确． 9. 如图7所示，在匀强磁场中有一个内阻r ＝3 Ω、面积S ＝0.02 m 2的半圆形导线框可绕OO ′轴旋转．已知匀强磁场的磁感应强度B ＝52πT ．若线框以ω＝100π rad/s 的角速度匀速转动，且通过电刷给“6 V 12 W ”的小灯泡供电，则：图7(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)从图示位置开始，线框转过90°的过程中，流过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？(3)由题所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡实际功率为多大？答案 (1)e ＝102cos (100πt ) V (2)260π C 无关 (3)不能 253W 解析 (1)线框转动时产生感应电动势的最大值E m ＝BSω＝52π×0.02×100π V ＝10 2 V 因线框转动从平行于磁感线位置开始计时，则感应电动势的瞬时值表达式e ＝E m cos ωt ＝102cos (100πt ) V.(2)线框转过90°的过程中，产生的平均电动势E ＝ΔΦΔt. 流过导线横截面的电荷量q ＝I ·Δt ＝BS R ＋r， 又灯泡电阻R ＝U 20P 0＝6212Ω＝3 Ω. 故q ＝BS R ＋r ＝52π×0.023＋3C ＝260π C ，与线框转动的快慢无关．(3)线框产生的感应电动势的有效值E ＝E m 2＝10 V ，灯泡两端电压U ＝E R ＋r R ＝5 V ， 因U ＜6 V ，故灯泡不能正常发光．其实际功率P ＝U 2R ＝523 W ＝253W.。
5.2 描述交变电流的物理量 优秀教案优秀教学设计 高中物理选修3-2：交变电流 (5)
(3)交变电流的周期和频率的物理意义是什么？
(4)交变电流的周期和频率与交流发电机转子转动的角频率ω有什么关系？
口头表述
主题2：
峰值和有效值
我国照明用电的峰值Um= U=1.414×220 V≈311 V。正弦交流电峰值和有效值的关系是一定的,与交流电的频率无关。
4．具有运用类比、迁移的科学方法分析新问题的意识和能力．
学法指导
交变电流的周期、频率、相位以演示、分析、讲解为主，交变电流的有效值以演示、推导为主，结合问题法、启发法、归纳法、多媒体辅助法等教学方法。
课程导学建议
重点难点
交变电流有效值的理解与计算。
教学建议
本节内容需安排1个课时教学，若自主学习安排在课外，建议25分钟，安排在课内则只能有10分钟左右。本节内容是在学习交变电流的产生原理基础上，进一步探讨交变电流的定量描述问题，以利用这些物理量描述交变电流的变化规律。这些物理量是研究交变电流变化规律的基础和前提，带有工具性，是本章的重点内容之一。应该能从数学角度进一步认识交变电流的周期性，通过有效值的分析和计算再一次体会等效代替法在物理学科的应用。
学生就本节所学做一个自我总结，之后可小组交流讨论。
PPT课件呈现
感悟收获
注意有代表性的收集一些学生的体会，以便有针对性地调整教学方法。
根据自己的感受如实填写，根据自己的思考找出解决方案。
板书设计
§5.2描述交变电流的物理量
交变电流相位、有效值视频
第一层级
研读教材
指导学生学会使用双色笔，确保每一位学生处于预习状态。
通读教材，作必要的标注，梳理出本节内容的大致知识体系。
高中物理 第二章 交变电流 电能的输送课件 教科版选修32
I3＝I2＝20 A U3＝U2－UR＝2 200 V－4 V＝2 196 V 降压变压器上的输出电压和输出电流分别为
U4＝nn43U3＝110×2 196 V＝219.6 V I4＝nn34I3＝10×20 A＝200 A 用户得到的功率为 P4＝I4U4＝200×219.6 W＝4.392×104 W
输电线上损失的功率 ΔP′＝I′2·2r＝1 0002×2×10 W＝2×107 W
损失功率与输出功率之比为ΔPP′＝25× ×110078＝215
答案
(1)2 500 A
(2)1.25×108 W
1 4
(3)1 000 A
2×107 W
1 25
学习
知识(zhī 学习
典例精析
第十页，共21页。
课堂小结
学习
知识储备
学习探究
典例精析
第五页，共21页。
课堂小结
自我检测
二、远距离输电电路(diànlù)中的各种 关系
某发电站向远处送电的示意图如图 2 所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个 电路中包括三个回路.
二(、1)远结距合离闭输合电电电路路的中知的识各，种分(别ɡè分zh析ǒn三ɡ)个关回系路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n1、n2、
高的输电工程.假设甲、乙两地原来用 500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为
P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用 1 000 kV 特高压输电，若不
考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为
(A )
P
交变电流的教案(3篇)
第1篇课时：2课时年级：高二教材：《高中物理》教学目标：1. 知识目标：理解交变电流的产生原理，掌握交变电流的周期、频率、最大值、有效值等概念及其计算方法。
2. 能力目标：培养学生分析问题、解决问题的能力，提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。
3. 情感目标：激发学生对物理学科的兴趣，培养学生严谨求实的科学态度。
教学重点：1. 交变电流的产生原理2. 交变电流的周期、频率、最大值、有效值等概念及其计算方法教学难点：1. 交变电流的产生原理2. 交变电流有效值的计算教学过程：第一课时一、导入1. 复习直流电的产生原理，引导学生思考交流电的产生方式。
2. 提出问题：什么是交变电流？它与直流电有何区别？二、新课讲解1. 交变电流的产生原理（1）通过演示实验，让学生观察线圈在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的交变电流。
（2）分析交变电流的产生过程，引入法拉第电磁感应定律，讲解交变电流的产生原理。
2. 交变电流的周期、频率、最大值、有效值等概念及其计算方法（1）讲解交变电流的周期、频率、最大值、有效值等概念，并结合实际例子进行说明。
（2）讲解交变电流有效值的计算方法，包括直接计算法和间接计算法。
三、课堂练习1. 让学生根据所学知识，计算给定交变电流的周期、频率、最大值、有效值。
2. 让学生分析实际生活中的交变电流问题，如家用电器、电源电压等。
第二课时一、复习导入1. 复习上节课所学内容，提问学生关于交变电流的产生原理、周期、频率、最大值、有效值等概念。
2. 提出问题：如何将交变电流的有效值与实际生活中的电器功率、电压等联系起来？二、新课讲解1. 交变电流的有效值在生活中的应用（1）讲解交变电流有效值在生活中的应用，如家用电器、电源电压等。
（2）分析交变电流有效值与实际生活中的电器功率、电压等的关系。
2. 交变电流有效值的计算应用（1）讲解交变电流有效值的计算应用，如计算电器功率、电压等。
（2）让学生根据所学知识，计算实际生活中的交变电流问题。
教科版高中物理选修3-2第二章《描述交流电的物理量》参考课件1
【易错分析】对易错选项及错误原因具体分析如下：
易错选项
错误原因
线圈在匀强磁场中转动时，磁通量和磁通量 的变化率混淆，错误的认为磁通量为零时， A项 磁通量的变化率也为零，因此得出感应电动 势为零，感应电流为零．
在计算电功、电功率时错用交变电流的最大 D项 值.
1．下列提到的哪一个不是指交流电的有效值( ) A．交流电路中交流电压表的读数 B．电工工具上标明的耐压数值 C．保险丝的熔断电流 D．家用电器(如灯泡)上标明的额定电压值 【解析】 电工工具上标明的耐压数值为最大值，交 流电压表读数、保险丝熔断电流、平时常说的电压和电流、 电器上标注的电压和电流都为有效值，故选B. 【答案】 B
3．几种常见交变电流的有效值
电流名称
正弦式交 变电流
正弦半波 电流
电流图线
有效值
I＝
Im 2
I＝I2m
电流名称
正弦单向 脉动电流
矩形脉动 电流
非对称性 交变电流
电流图线
有效值
I＝
Im 2
I＝
t T Im
I＝
12I21＋I22
(2013·重庆一中高二检测)如图2－2－1所示为 一交变电流的图像，则该交变电流的有效值为( )
(3)二者关系：对正弦交变电流，有效值I、U与峰值Im、
Um之间的关系为
I
＝ Im ， 2
U
＝Um2.
2．思考判断 (1)有效值可理解为交变电流产生的平均效果，故与平均 值相似．(×) (2)关系式I＝ Im2和U＝Um2适用于任意的交变电流．(×) (3)交流电的有效值是指相同时间内，产生相同热量的直 流电的值．(×)
甲
乙
图2－2－4
高中物理(教科版选修32课件+word文档+课时作业与单元测试+模块要点回眸)第二章交变电流(35份
第3节实验：练习使用示波器1．竖直位移旋钮和水平位移旋钮可以调节图象的________________，Y增益调节旋钮、X增益调节旋钮的作用分别是用来调节图象在____________________的幅度．2．衰减调节旋钮有1、10、100、1 000四个挡，表示输入信号衰减的倍数，分别表示________、____________、____________、____________.3．扫描范围旋钮，用来调节扫描电压的__________，共四个挡位，最低的是10 Hz～100 Hz，即可以在________________范围内调节，向右每拨一挡，频率范围增大10倍．最右边是“外X”挡，即不使用机内扫描电压，而使用__________的扫描电压．4．在“练习使用示波器”的实验中，关于竖直位移旋钮和Y增益调节旋钮的作用，下列说法正确的是()A．竖直位移旋钮用来调节图象在竖直方向的位置，Y增益调节旋钮用来调节图象在竖直方向的幅度B．竖直位移旋钮用来调节图象在竖直方向的幅度，Y增益调节旋钮用来调节图象在竖直方向的位置C．竖直位移旋钮和Y增益调节旋钮都是用来调节图象在竖直方向的位置的D．竖直位移旋钮和Y增益调节旋钮都是用来调节图象在竖直方向的幅度的5．示波器使用结束时应注意及时关机，关机的下列操作顺序正确的是()A．先断开电源开关，再将“辉度调节”旋钮逆时针转到底B．先断开电源开关，再将“辉度调节”旋钮顺时针转到底C．先将“辉度调节”旋钮逆时针转到底，再断开电源开关D．先将“辉度调节”旋钮顺时针转到底，再断开电源开关【概念规律练】知识点一观察亮斑的移动1．本实验中，某同学欲按要求先在荧光屏上调出亮斑，为此，他进行了如下操作：首先经辉度调节旋钮逆时针转到底，竖直位移和水平位移旋钮转到某位置，将衰减调节旋钮置于1 000挡，扫描范围旋钮置于“外X”挡．然后打开电源开关(指示灯亮)，过2 min后，顺时针旋转辉度调节旋钮，结果屏上始终无亮斑出现(示波器完好)．那么，他应再调节下列哪个旋钮才有可能在屏上出现亮斑()A．竖直位移旋钮B．水平位移旋钮C．聚焦调节旋钮D．辅助聚焦调节旋钮知识点二观察扫描2．在聚焦之后，亮斑达到________；把X增益调节旋钮顺时针转到三分之一处，再把扫描微调旋钮逆时针旋到底、把扫描范围旋钮旋到最低挡(10～100 Hz)，可以看到亮斑________；若再把扫描微调旋钮顺时针旋转，以增大扫描频率，可以看到亮斑________；这时再逆时针旋转X增益调节旋钮，可以看到亮线________；顺时针旋转X增益调节旋钮，可以看到亮线________．3．欲使屏上出现一条竖直亮线，应怎样调节示波器？知识点三观察正弦交流电压波形4．某学生在做“练习使用示波器”的实验时，将衰减旋钮拨到“”挡，将扫描旋钮拨到10 Hz～100 Hz挡，然后再调节扫描微调旋钮，当示波器荧光屏上出现两个完整的正弦波形时，其频率为()A．10 Hz B．25 HzC．50 Hz D．100 Hz5．若将变压器输出的交流信号按图1所示与示波器连接，对示波器调节后，在荧光屏上出现的波形应为下图所示四种波形中的()图1【方法技巧练】荧光屏上信号波形个数的调节技巧6．用示波器观察其交流信号时，在显示屏上显示出一个完整的波形(如图2所示)经下列四组操作之一，使该信号显示出两个完整的波形，且波形幅度增大，此组操作是()图2A．调整X增益旋钮和竖直位移旋钮B．调整X增益旋钮和扫描微调旋钮C．调整扫描微调旋钮和Y增益旋钮D．调整水平位移旋钮和Y增益旋钮7．在观察按正弦规律变化的电压图线时，只看到一个完整的正弦波形，现想在荧光屏上看到3个正弦波形，应调节________．A．扫描范围旋钮B．扫描微调旋钮C．衰减旋钮D．X增益旋钮1．用示波器观察某电压信号时，发现屏上的图象不稳定．那么，怎样调节才能使图象稳定？2．图3为示波器面板，屏上显示的是一亮度很低、线条较粗且模糊不清的波形．图3(1)若要增大显示波形的亮度，应调节________旋钮；(2)若要屏上波形线条变细且边缘清晰，应调节________旋钮；(3)若要将波形曲线调至屏中央，应调节________与________旋钮．3．(1)如图4所示，用示波器观察频率为900 Hz的正弦电压信号．把电压信号接入示波器Y输入．图4①当屏幕上出现如图5所示的波形时，应调节________旋钮．如果正弦波的正负半周均超出了屏幕的范围，应调节________旋钮或________旋钮，或这两个钮配合使用，以使正弦波的整个波形出现在屏幕内．图5②如需要屏幕上正好出现一个完整的正弦波形如图6所示，应将________旋钮置于________挡位置，然后调节________旋钮．(示波器面板见图7)．图6图74．如果仅在示波器的偏转电极XX′上加扫描电压，使亮斑在水平方向这样运动：亮斑从一侧匀速地运动到另一侧，然后迅速地返回原处，再匀速地移向另一侧，如此反复继续，则此扫描电压随时间变化的规律是()第3节实验：练习使用示波器答案课前预习练1．竖直和水平位置竖直方向和水平方向2．不衰减衰减为110衰减为1100衰减为11 0003．频率范围10 Hz～100 Hz外部输入4．A[竖直位移旋钮可以调节图象在屏幕竖直方向的位置，使观察的信号位于屏幕中央．Y增益调节旋钮则用来调节图象在竖直方向的幅度．故A正确．B、C、D错误．] 5．C[关机时应先将辉度钮旋到亮度最小处，即逆时针转到底．]课堂探究练1．AB[由题意知示波器的偏转电极YY′与XX′上都没加电压，亮斑应在屏的中央，若不在中央(或没有亮斑)应调节竖直位移旋钮和水平位移旋钮．(示波管内部构造如图)]点评理解此类问题应结合示波管的内部构造以及带电粒子在电场中的偏转的知识．2．最圆最小从左端移向右端，又迅速从右端回到左端迅速移动成一条亮线变短变长解析本题考查示波器的基本操作．在预热、聚焦之后，亮斑达到最圆最小，把扫描范围旋到最低挡，扫描微调逆时针旋到底，使得扫描电压的频率最低，周期最长，即可看到亮斑从左端移向右端，又从右端迅速回到左端，再重复前面的运动．当增大扫描频率时，可看到亮斑向右移动加快，最后速度移动成一条亮线．此时若逆时针旋转X增益调节旋钮，亮线变短，顺时针旋转X增益调节旋钮，亮线变长．点评 扫描范围旋钮控制机内自身提供的如图所示的锯齿波扫描电压，它的作用是把信号电压在水平方向匀速拉开，增大扫描频率时，信号电压在水平方向拉开的速度加快．3．在屏上已出现亮线(或亮斑)的前提下，将扫描范围旋钮置于“外X ”挡，衰减调节旋钮置于“∞”挡(若在其他挡位，也可从“Y 输入”加一变化较快的电压)解析 当扫描置于“外X ”挡时，不使用机内的锯齿波扫描电压，即XX ′上不加电压，把衰减调节旋钮置于“∞”挡时机内提供正弦交流信号(即加在YY ′上为正弦电流)．故电子只在竖直方向偏转，连续不断的偏转电子打在屏上成为一条竖直亮线．点评 要知道机内提供正弦交流信号是加在偏转电极YY ′上的，扫描电压是加在偏转电极XX ′上的，并知道是由外部哪些旋钮控制．4．B [由示波器的工作原理知，当把衰减旋钮调到“”挡时，是由机内提供竖直方向的按正弦规律变化的50 Hz 的交流电压，当扫描频率也等于50 Hz 时，荧光屏上应出现1个完整的正弦波形，现在荧光屏上出现两个完整的正弦波形，扫描频率应是交流信号电压变化频率的一半，所以扫描频率应是25 Hz.]点评 当信号不变时，扫描频率越低，荧光屏上出现的信号波形越多．扫描波形的个数等于信号频率除以扫描频率．5．C [因二极管具有单向导电性，一个周期内只有半个周期的电压通过，故只有C 选项正确．]点评 示波器的作用就是显示信号的波形的，已知所加信号的波形再结合示波器的特点可以得出正确结论．6．C [调节扫描微调旋钮，减小扫描电压的频率，也就增大了其周期，而信号电压的频率不变，所以在扫描的一个周期内显示的完整波形个数增多．调节Y 增益旋钮即可使波形幅度增大，故C 正确．]7．AB [当只看到一个完整的正弦波形时，扫描电压的频率等于信号的频率，要想看到3个波形，则必须减小扫描电压的频率，故须调节扫描范围旋钮和扫描微调旋钮，选A 、B.]方法总结 在荧光屏上观察到的信号波形个数＝信号频率扫描频率. 课后巩固练1．先将扫描范围旋钮置于合适挡位，再调节扫描微调旋钮．2．(1)辉度 (2)聚焦 (3)竖直位移 水平位移3．①竖直位移或↑↓ 衰减或衰减调节 Y 增益②扫描范围 1 k 扫描微调4．A [因光斑运动具有周期性，所以C 错误，B 中光斑在正向电压作用下只在一侧运动；D 中光斑虽在两侧匀速运动，但在到达右端时，不是迅速返回而是匀速返回，只有A 满足条件．]。
高中物理(教科版选修32课件+word文档+课时作业与单元
第18点 学习理想变压器的“一二三四”1．一个原理根据电磁感应的原理来改变交变电流的电压．原线圈上加上交变电压(U 1)→原线圈中产生交变电流(I 1)→铁芯中产生交变的磁通量(Φ)→副线圈中产生交变电动势(E )→副线圈负载上得到交变电压(U 2)→产生交变电流(I 2)． 其能量转变方式为：原线圈电能→磁场能→副线圈电能．2．两个特征(1)无漏磁．即交变电流经过原线圈时，产生的磁通量将沿闭合铁芯全部通过副线圈，没有一条磁感线不通过副线圈．(2)无热损．即原、副线圈没有电阻，不产生焦耳热．3．三个等式(1)功率：P 入＝P 出(2)电压：U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3… (3)电流：n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…4．四个决定(1)原线圈电压U 1由提供原线圈电压的电源决定．(2)副线圈电压U 2由原线圈电压及匝数比决定，与副线圈所接负载无关．(3)副线圈电流I 2由副线圈电压和副线圈所接负载决定．(4)原线圈电流I 1由副线圈中的电流决定．对点例题 如图1所示，理想变压器的交流输入电压U 1＝220 V ，有两个副线圈，其中n 2＝36匝，标有“6 V 9 W ”、“12 V 12 W ”的灯泡分别接在两副线圈上且都正常发光，求：图1(1)原线圈的匝数n 1和另一副线圈的匝数n 3；(2)原线圈中电流I 1.解题指导 由于两个副线圈上的两个灯泡均正常发光，所以两个副线圈输出的电压等于各自连接的灯泡的额定电压，根据电压与匝数成正比关系即可求出原线圈的匝数n 1和另一副线圈的匝数n 3；根据输出功率与输入功率相等的关系可计算出原线圈上的电流I 1.(1)由于两灯泡都正常发光，所以有U 2＝6 V ，U 3＝12 V.根据原、副线圈电压与匝数的关系U 1U 2＝n 1n 2，U 2U 3＝n 2n 3得n 1＝U 1U 2n 2＝2206×36＝1 320(匝)，n 3＝U 3U 2n 2＝126×36＝72(匝) (2)由于P 入＝P 出，P 出＝P 2＋P 3，所以P 入＝P 2＋P 3即I 1U 1＝P 2＋P 3，则I 1＝P 2＋P 3U 1＝9＋12220A ≈0.095 A 答案 (1)1 320匝 72匝 (2)0.095 A规律总结 1.灯泡正常发光，意味着副线圈的电压、电流、功率均已知．2．副线圈为多个时，变压比仍成立，而变流比不再适用．3．副线圈为多个时，用原、副线圈上的功率相等来求往往较简单．1. 如图2所示，理想变压器原线圈的匝数为n 1，副线圈的匝数为n 2，原线圈的两端a 、b 接正弦交流电源，电压表的示数为220 V ，负载电阻R ＝44 Ω，电流表A 1的示数为0.20 A ．下列判断中正确的是( )图2A ．原线圈和副线圈的匝数比为2∶1B ．原线圈和副线圈的匝数比为5∶1C ．电流表A 2的示数为1.0 AD ．电流表A 2的示数为0.4 A答案 BC解析 对于理想变压器，P 1＝U 1I 1＝220×0.20 W ＝44 W ，则负载电阻消耗的功率P 2＝P 1＝44 W ，据P 2＝U 22R ，得U 2＝P 2R ＝44×44 V ＝44 V ，则n 1n 2＝U 1U 2＝22044＝51，故B 正确．A 2的示数I 2＝U 2R ＝4444A ＝1.0 A ，故C 正确．2. 自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦变压器的电路如图3所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V 的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R 上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I 1，负载两端电压的有效值为U 2，且变压器是理想的，则U 2和I 1分别约为 ( )图3A ．380 V 和5.3 AB ．380 V 和9.1 AC ．240 V 和5.3 AD ．240 V 和9.1 A答案 B解析 根据理想变压器电压比关系U 1U 2＝n 1n 2，代入数据解得副线圈两端的电压有效值U 2＝380 V ，因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率相等，即P 入＝P 出＝U 1I 1，解得I 1＝2.0×103220 A ≈9.1 A ，选项B 正确，选项A 、C 、D 错误．。
高中物理 第二章 交变电流课件 教科版选修32
个特殊位置所对应的时刻.
学习
知识(zhī
学习(xuéxí) 典例精析
第十页，共20页。
课堂小结
自我检测
一、交变电流的判断 例 1 如下图所示图象中属于交流电的有
(ABC)
×
交变(jiāo biàn)电流
电流
(diànliú) 方向变化
图象(tú xiànɡ)有正 负变化
学习目标
知识储备
学习探究 典例精析 第十一页，共20页。
(2)整个线圈中的感应电动势由 AB 和 CD 两部分组成，且 eAB＝eCD，所以 甲：e＝0 乙：e＝eAB＋eCD＝BSω·sin ωt 丙：e＝BSω
(3)若线圈有 N 匝，则相当于 N 个完全相同的电源串联，所以 甲：e＝0 乙：e＝NBSωsin ωt 丙：e＝NBSω
学习
知识(zhī
学习
A.t＝0 时刻，线圈平面与中性面垂直
× B.t＝0.01 s 时刻，Φ 的变化率最大
()
B
√ C.t＝0.02 s 时刻，交变电动势达到最大 × D.该线圈产生的相应交变电动势的图像如图乙所示
×
图7
磁通量最大位 置(wèi zhi)为中 性面
0时刻(shíkè)电 动势e=0
学习目标 知识储备
图像斜率为0，即e=0 图像(tú xiànɡ)斜率即Φ的变化率最大
地改变.
学习
知识(zhī
学习(xuéxí) 典例精析
第四页，共20页。
课堂小结 自我检测
[要点提炼]
1.交变电流
方向随时间做 周期性 变化的电流，简称 交流(jiā. oliú)
2.直流
方向(fā不ng随x时iàn间g变) 化的电流叫直流.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
o t ( )
b 图15
2
o
a
( )
t
εφm m
t o
12
3
4
2
4
i A
s
第二章第2节 描述交变电流的物理量
【教学过程】
（一）描述交变电流大小的物理量 1．最大值
最大值在实际中有一定的指导意义，所有使用交流的用电器，其最大耐值应大于其使用的交流电压的最大值，电容器上的标称电压值是电容器两极间所允许电压的最大值． 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时，电动势的最大值 ． 2．有效值 定义：使交变电流和恒定电流通过相同阻值的电阻，如果它们在一个周期内产生的热量相等，就把这一恒定电流的电流值I 与电压值U 叫做这一交变电流的电流与电压的有效值． 正弦交变电流的有效值与最大值之间的关系：
任何交谈电流都有有效值，但上述关系只限于正弦交变电流，对其他形式的交变电流并不适用．
交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；交流电压表和交流电流表的示数是有效值；交变电流的数值在无特别说明时都是指有效值． 有效值与平均值不同
交变电流的平均值其数值可用 计算． 在计算交变电流通过导体产生的焦耳热，做功的电功率以及保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值．
在计算通过导体某一截面的电量时，只能用交变电流的平均值，
（二）描述交变电流变化快慢的物理量
1．周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T 表示，单位是s ． 2．频率：1s 内交变电流完成周期性变化的次数，用f 表示，单位是Hz ．
（1）关系：
（2）我国工农业及生活用电的周期为0.02s ，频率为50Hz ，电流方向每秒改变100次． (三)交流电的电动势瞬时值和穿过线圈面积的磁通量的变化率成正 比。
当线圈在匀强磁场中匀速转动时，线圈磁通量也是按正弦（或余弦）规律变化的，若从中性面开始计时，t=0时，
磁通量最大，φ应为余弦函数，此刻变化率为零（切线斜率为
零），t=
4
T 时，磁通量为零，此刻变化率最大（切线斜率最大），
因此从中性面开始计时，感应电动势的瞬时表达式是正弦函数，
如图15-2（a ）（b ）所示分别是φ=φm cos ωt 和e=εm sin ωt 。
（四）例题
1、如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。
5
2
2、如图所示，单匝线圈在匀强磁场，中绕OO ′轴从图示位置开始转动。
已知从图示位置转过π/6时，线圈中电动势大小为10V ，求：（1）交变电动势的峰值；（2）线圈从图示位置转过π/2的过程中，交变电动势的平均值。
××××××× ××××××× ××××××× ×××××××
20V
40
V π
3、如图15-4所示，在匀强磁场中有一个导线框可绕AB 轴转动，已知匀强磁场的磁感强度B=
π
2
5T ，线框的CD 边长为20cm 、CE 、DF 长均为10cm ，转速为50r/s ，若从图示位置开始
计时（1“6V ，12W e t π=
不能 253W
（五）练习
1、某线圈在匀强磁场中转动所产生的电动势变化规律为e=εm sin ωt ，保持其它条件不变，使该线圈的转速和匝数同时增加一倍，则此时所产生的电动势的瞬时表达式为（ ）
A 、e=2εm sin2ωt
B 、e=2εm sin ωt
C 、e=4εm sin2ωt
D 、e=4εm sin ωt 2、正弦交流电压的峰值为10V ，周期为0.2S ，将此电压接在10Ω的电阻上，在0.05s 内电阻上产生的热量（ ）
A 、可能为零
B 、一定为0 .25J
C 、不可能大于0.25J
D 、可能小于是0.25J
3、一台发电机产生的电动势的瞬时值表达式为：e = 311sin314t V ，则此发电机产生的电动势的最大值为__311__V ，有效值为____220___V ，发电机转子的转速为___50___转/秒，产生的交流电的频率为__50__Hz ．。