第三章 专题强化11　交变电流规律的应用（课件 学案 练习，共3份）粤教版（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.进一步理解交变电流的有效值的物理意义，并会进行计算（重点）。2.知道交变电流最大值、瞬时值、有效值、平均值的区别，并会进行有关计算。 一、交变电流有效值的计算 计算交变电流有效值应注意： （1）计算有效值时要注意根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生的“热量相同”，进而列式求解。 （2）利用公式Q=I2Rt和Q=t可分别求得电流有效值和电压有效值。 （3）正弦式交变电流在和内有效值与峰值间的关系都是I=，U=。 （4）交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，与电流的方向无关，一般以一个周期来计算有效值。 例1　如图所示电路，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为5 Ω，和R1并联的D为理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大），在A、B间加一正弦交流电u=20sin 100πt V，则通过R2的电流有效值为（　　） A.2 A B.2 A C.2 A D. A 例2　如图所示，OO'右侧空间有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，面积为S的单匝金属“”形线框adcb与理想电压表接触良好，线框绕OO'以角速度ω匀速转动，则电压表示数为（　　） A. B. C. D. 　实际情景下非正弦式交流电的求解： 1.根据法拉第电磁感应定律和楞次定律判断出交变电流的类型，画出一个周期的i-t图或e-t图。 2.根据有效值定义求解有效值。 针对训练　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45°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）。则导线框内产生的感应电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 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3　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（线圈平面与磁感线平行）转过60°角时的瞬时感应电动势； （3）由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势； （4）交流电压表的示数； （5）由图示位置转过60°角的过程中通过电阻R的电荷量。 例4　（2023·清远市佛冈县第一中学高二期中）如图为某同学设计的一种发电装置。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π，磁场均沿半径方向。N匝矩形线圈abcd的边长ab=cd=L，bc=ad=2L。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。则（　　） A.矩形线圈每转动一周，电流方向改变一次 B.从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式e=2NBL2ωsin ωt C.线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F= D.外接电阻上电流的有效值I= 答案精析 例1　D　［由于R1上并联的理想二极管的作用，可知在正弦交流电一个周期T内，有半个周期R1 ... ...