2024_2025年新教材高中物理第3章交变电流经典综合题练习新人教版选择性必修2.doc

PAGE

PAGE12

交变电流综合及经典题型

一、沟通电的产生及变更规律

基础学问

（1）沟通电

大小和方向都随时间作周期性变更的电流，叫做交变电流。其中按正弦规律变更的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产生于在匀强电场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向变更两次。

（2）正弦沟通电的变更规律

线框在匀强磁场中匀速转动．

1．当从图12—2即中性面位置起先在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：

即e=εmsinωt，i＝Imsinωt

ωt是从该位置经t时间线框转过的角度；ωt也是线速度V与磁感应强度B的夹角；。是线框面与中性面的夹角

2．当从图位置起先计时：

则：e=εmcosωt，i＝Imcosωt

ωt是线框在时间t转过的角度；是线框与磁感应强度B的夹角；此时V、B间夹角为（π/2一ωt）．

3．对于单匝矩形线圈来说Em=2Blv=BSω；对于n匝面积为S的线圈来说Em=nBSω。对于总电阻为R的闭合电路来说Im=

（3）几个物理量

1．中性面：如图所示的位置为中性面，对它进行以下说明：

（1）此位置过线框的磁通量最多．

（2）此位置磁通量的变更率为零．所以e=εmsinωt=0，i＝Imsinωt=0

（3）此位置是电流方向发生变更的位置，详细对应图中的t2，t4时刻，因而沟通电完成一次全变更中线框两次过中性面，电流的方向变更两次，频率为50Hz的沟通电每秒方向变更100次．

2．沟通电的最大值：

εm＝BωS当为N匝时εm＝NBωS

（1）ω是匀速转动的角速度，其单位肯定为弧度／秒，nad/s（留意rad是radian的缩写，round/s为每秒转数，单词round是圆，回合）．

（2）最大值对应的位置与中性面垂直，即线框面与磁感应强度B在同始终线上．

（3）最大值对应图中的t1、t2时刻，每周中出现两次．

3．瞬时值e=εmsinωt，i＝Imsinωt代入时间即可求出．不过写瞬时值时，不要遗忘写单位，如εm=220V，ω=100π，则e=220sin100πtV，不行遗忘写伏，电流同样如此．

4．有效值：为了度量沟通电做功状况人们引入有效值，它是依据电流的热效应而定的．就是分别用沟通电，直流电通过相同阻值的电阻，在相同时间内产生的热量相同，则直流电的值为沟通电的有效值．

（1）有效值跟最大值的关系εm=U有效，Im=I有效

（2）伏特表与安培表读数为有效值．

（3）用电器铭牌上标明的电压、电流值是指有效值．

5．周期与频率：

沟通电完成一次全变更的时间为周期；每秒钟完成全变更的次数叫沟通电的频率．单位1/秒为赫兹（Hz）．

规律方法

一、关于沟通电的变更规律

【例1】如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0．5T，边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1Ω，线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO/匀速转动，角速度为ω＝2πrad／s，外电路电阻R＝4Ω，求：

（1）转动过程中感应电动势的最大值．

（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过600时的即时感应电动势．

（3）由图示位置转过600角时的过程中产生的平均感应电动势．

（4）沟通电电表的示数．

（5）转动一周外力做的功．

（6）周期内通过R的电量为多少？

二、表征沟通电的物理量

【例2】.沟通发电机的转子由B∥S的位置起先匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V，那么当线圈转过30°时沟通电压的即时值为＿＿V。

i/A3Ot/s-6

i/A

3

Ot/s

-6

0.20.30.50.6

三、最大值、平均值和有效值的应用

1、正弦交变电流的电动势、电压和电流都有最大值、有效值、即时值和平均值的区分。以电动势为例：最大值用Em表示，有效值用E表示，即时值用e表示，平均值用表示。它们的关系为：E=Em/，e=Emsinωt。平均值不常用，必要时要用法拉第电磁感应定律干脆求：。切记。特殊要留意，有效值和平均值是不同的两个物理量，有效值是对能的平均结果，平均值是对时间的平均值。在一个周期内的前半个周期内感应电动势的平均值为最大值的2/π倍，而一个周期内的平均感应电动势为零。

我们求沟通电做功时，用有效值，求通过某一电阻电量时肯定要用电流的平均值沟通电，在不同时间内平均感应电动势，平均电流不同．考虑电容器的耐压值时则要用最大值。

交变电流的有效值是依据电流的热效应规定的：让沟通和直流通过