专题强化11　交变电流规律的应用（课件 学案 练习，共3份） 鲁科版（2019）选择性必修 第二册

专题强化11　交变电流规律的应用 ［学习目标］　1.会计算非正弦式交变电流的有效值(重难点)。2.交变电流“四值”的比较及应用(难点)。 一、非正弦式交变电流有效值计算 1.计算有效值时要注意根据电流的热效应，抓住“三同”；“　　　　　　　�———�内“　　　　　　　�———�上产生的“　　　　　　�———�，进而列式求解。 2.多种形式组合的有效值的计算 (1)分段计算电热求和得出一个周期内产生的总热量。 (2)利用两个公式Q=　　　　和Q=　　　可分别求得电流有效值和电压有效值。 (3)若图像部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的(但必须是从零至最大值或从最大值至零)和周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I=　　　　、U=　　　　求解。 例1　(多选)如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波式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，经过1 min的时间，则(　　) A.图甲所示交变电流的有效值为 A B.图乙所示交变电流的有效值为 A C.两电阻消耗的电功之比为1∶3 D.两电阻消耗的电功之比为3∶1 例2　(2023·怀仁市高二期中)A、B是两个完全相同的电热器，A接在图甲所示的交流电源上，B接在图乙所示的余弦交流电源上，两个电源的周期和峰值均相同，若它们在一个周期内产生的热量分别为Q1、Q2，则Q1∶Q2等于(　　) A.1∶ B.∶1 C.1∶2 D.2∶1 例3　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60°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)。则线框内产生的感应电流的有效值为(　　) A. B. C.BL2ω D.BL2ω 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 例4　(多选)(2024·潍坊市昌邑第一中学月考)如图所示，交流发电机的矩形线圈边长ab=0.4 m，ad=0.2 m，线圈匝数N=100，线圈电阻r=1 Ω，线圈在磁感应强度B=0.2 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以ω=100π rad/s的角速度匀速转动，外接电阻R=9 Ω，从图示位置开始计时，则(　　) A.该发电机产生的电动势瞬时值表达式为e=160πsin (100πt) V B.从图示位置转过30°的过程中，通过电阻R的电荷量为0.08 C C.t=0.5 s时线圈中产生的感应电动势最大 D.交变电流的有效值是8π A 例5　(多选)(2023·三明市高二期末)图甲为小型交流发动机的原理图，矩形线圈绕垂直于匀强磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数n=20匝、电阻r=5 Ω，外接R=45 Ω的电阻，电流表和电压表均为理想交流电表。穿过线圈的磁通量Φ随时间t按如图乙的余弦规律变化，则(　　) A.感应电动势的最大值为10 V B.t=0.4π s时，线圈处在中性面的位置 C.电阻R两端电压的有效值为9 V D.线圈从图示位置转过90°过程中通过电阻R的电荷量为0.16 C 例6　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； (2)由图示位置(线圈 ... ...