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高中电流的教案

发表时间：2020-11-13

5.1交变电流学案（人教版选修3-2）。

一名优秀的教师在教学时都会提前最好准备，作为教师就要在上课前做好适合自己的教案。教案可以让学生能够在教学期间跟着互动起来，有效的提高课堂的教学效率。那么一篇好的教案要怎么才能写好呢？下面是小编为大家整理的“5.1交变电流学案（人教版选修3-2）”，欢迎大家与身边的朋友分享吧！

5.1交变电流学案（人教版选修3-2）

1．大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做__________，方向不随时间变化的电流称为______，大小和方向都不随时间变化的电流称为__________．
2．线圈在______磁场中绕____________的轴匀速转动时，产生交变电流，此交变电流按正弦规律变化叫做________________电流，其电动势的瞬时值表达式为e＝__________，其中Em＝________.
3．下列各图中，哪些情况线圈中能产生交流电()
4．下图所示的4种电流随时间变化的图中，属于交变电流的有()
5．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中正确的是()
A．在中性面时，通过线圈的磁通量最大
B．在中性面时，感应电动势最大
C．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零
D．穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率也为零
【概念规律练】
知识点一交变电流的产生
1．如图1所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是()
图1
A．线圈每转动一周，指针左右摆动两次
B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流
C．图示位置ab边的感应电流方向为a→b
D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
2．处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t=0时刻，线圈平面与纸面重合(如图2所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是()
知识点二交变电流的变化规律
3．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e＝________V，电动势的峰值为________V，从中性面起经148s，交流电动势的大小为________V.
4．有一个10匝正方形线框，边长为20cm，线框总电阻为1Ω，线框绕OO′轴以10πrad/s的角速度匀速转动，如图3所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5T．问：
图3
(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？
(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？
(3)写出感应电动势随时间变化的表达式．
【方法技巧练】
一、瞬时值、平均值的计算方法
5．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100匝，转速为10πr/min，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.03Wb，则线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为多少？当线圈平面与中性面夹角为π3时，感应电动势为多少？

6．如图4所示，匝数为n，面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为ω，求线圈从图示位置转过180°时间内的平均感应电动势．
图4

二、交变电流图象的应用
7．矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动．线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图5所示．下面说法中正确的是()
图5
A．t1时刻通过线圈的磁通量为零
B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D．每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大
8．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化图象如图6所示，则下列说法中，正确的是()
图6
A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直
B．t＝0.01s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大
C．t＝0.02s时刻，线圈中有最大感应电动势
D．t＝0.03s时刻，线圈中有最大感应电流
参考答案
课前预习练
1．交变电流直流恒定电流
2．匀强垂直于磁感线正弦式交变EmsinωtnBSω
3．BCD[A中线圈中的磁通量始终是零，故无感应电流产生；B、C、D中都是线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，故能产生交流电，则B、C、D正确．]
4．CD[恒定电流是强弱和方向都不随时间改变，交变电流是强弱和方向都随时间改变，正弦式交变电流是按正弦规律变化的交变电流，图象中数值的正、负表示电流方向．A选项中电流数值总为正，表示电流方向不变，是恒定电流．B选项中图象虽为正弦，但由于电流总是正值，表示电流方向不变，电流大小随时间变化，也是恒定电流．C、D选项中电流强度和方向都随时间做周期性变化，是交变电流．因此，是交变电流的只有C和D，是正弦式交变电流的只有D.]
5．A[中性面和磁场垂直，磁通量最大，磁通量的变化率为零．]
课堂探究练
1．C[线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生呈周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次，故A错；线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定则，ab边的感应电流方向为a→b，故C对；线圈平面与磁场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大，也可以这样认为，线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，B、D错误。]
点评①线圈平面垂直于磁感线时，线圈中的感应电流为零，这一位置叫中性面．线圈平面经过中性面时，电流方向就发生改变．线圈绕轴转一周经过中性面两次，因此感应电流方向改变两次．
②线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零(即各边都不切割)，所以感应电动势为零．
2．C[线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，可以产生按正弦规律变化的交流电．对于图示起始时刻，线圈的cd边离开纸面向纸外运动，速度方向和磁场方向垂直，产生的电动势的瞬时值最大；用右手定则判断出电流方向为逆时针方向，与规定的正方向相同．所以C对．]
点评线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，可以产生按正弦规律变化的交流电．其中“线圈”无特殊要求，即矩形线圈、圆形线圈等其他形状都可，“绕某一轴匀速转动”，只要求此轴垂直于磁场方向，没有其他限制条件．
3．2sin8πt21
解析当线圈平面与磁场平行时(S//B)，感应电动势最大，即Em＝2V，ω＝2πn＝2π×24060＝8πrad/s，则从中性面开始计时，瞬时值表达式：e＝Emsinωt＝2sin8πtV，当t＝148s时，e＝2sin(8π×148)V＝1V.
点评当闭合线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，且从中性面开始计时时产生正弦式交流电电动势的表达式e＝Emsinωt，Em为最大值即当线圈平面与磁场方向平行时的瞬时值，ω为转动角速度．
4．(1)6.28V6.28A(2)5.44V
(3)e＝6.28sin10πtV
解析(1)交变电流电动势最大值为
Em＝nBSω＝10×0.5×0.22×10πV＝6.28V，
电流的最大值为
Im＝Em/R＝6.281A＝6.28A.
(2)线框转过60°时，感应电动势e＝Emsin60°＝5.44V.
(3)由于线框转动是从中性面开始计时的，所以瞬时值表达式为
e＝Emsinωt＝6.28sin10πtV.
点评①电动势最大值Em＝nBSω.
②当计时起点为中性面位置时表达式为e＝Emsinωt
当计时起点为线圈平面与磁场方向平行时，表达式为e＝Emcosωt.
5．1V32V
解析由题意知：Φm＝0.03Wb
ω＝2πn＝2π×10π×160rad/s＝13rad/s.
线圈转至与磁感线平行时，感应电动势最大，故
Em＝NBSω＝NΦmω＝100×0.03×13V＝1V
瞬时值表达式e＝Emsinωt＝sint3V
当θ＝ωt＝π3时，e＝sinπ3V＝32V.
方法总结①要记住两个特殊位置感应电动势的瞬时值，即中性面位置e＝0；线圈平面与磁感线平行的位置e＝Em＝nBSω.
②确定线圈从哪个位置开始计时的，从而确定电动势的瞬时值表达式是正弦形式还是余弦形式．
6.2πnBSω
解析由楞次定律可判断线圈从图示位置转过180°时间内，线圈中的平均感应电动势E≠0.磁通量是没有方向的标量，但却有正负．如果我们规定磁感线从线圈的一侧穿入另一侧，穿出磁通量为正，那么从另一侧穿入这一侧穿出时，磁通量就为负了．设线圈转过180°时，穿过它的磁通量Φ′＝BS，那么图示位置时穿过它的磁通量Φ＝－BS.由法拉第电磁感应定律得：E＝nΔΦΔt＝nΦ′－Φ12T＝nBS－－BS12×2πω＝2πnBSω.
方法总结平均感应电动势不等于始、末两瞬时电动势值的平均值，必须用法拉第电磁感应定律计算即E＝nΔΦΔt.
7．D[t1、t3时刻感应电动势为零，线圈位于中性面位置，所以穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，A、C错误；t2时刻感应电动势最大，线圈位于中性面的垂面位置，穿过线圈的磁通量为零，B错误；由于线圈每过一次中性面时，穿过线圈的磁通量的绝对值最大，e变换方向，所以D正确．]
方法总结当感应电动势最大时，磁通量的变化率最大，磁通量却最小．
8．ABCD[由题意可知Φ＝Φmsinωt时，其感应电动势应为e＝Emcosωt，当t＝0时，Φ＝0，线圈平面与中性面垂直，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大，线圈中有最大的感应电动势和感应电流，此类时刻还有0.01s，0.02s，0.03s，……所以答案为A、B、C、D.]
方法总结由E＝ΔΦΔt可知，交变电流的电动势随线圈的磁通量的变化而变化，即由Φ的变化可推知感应电动势的变化规律(当Φ＝Φmsinωt时e＝Emcosωt，当Φ＝Φmcosωt时，e＝Emsinωt)．

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11-12学年高二物理学案：5.2描述交变电流的物理量学案（人教版选修3-2）

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11-12学年高二物理学案：5.2描述交变电流的物理量学案（人教版选修3-2）

1．交变电流完成一次周期性变化的______称为交变电流的周期．交变电流在1s内完成周期性变化的______叫做它的频率，周期和频率互为__________即________或________．
2．让交流与恒定电流分别通过______的电阻，如果在交流的一个______内它们产生的______相等，这个恒定电流I、电压U就叫做交流的电流、电压的有效值．
3．正弦式交变电流的峰值和有效值的关系为________，____________
4．某交变电流的方向在1s内改变100次，则其周期T和频率f分别为()
A．T＝0.01sB．T＝0.02s
C．f＝100HzD．f＝50Hz
5．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图象如图1所示，则()
图1
A．交变电流的频率是4πHz
B．当t＝0时，线圈平面与磁感线垂直
C．当t＝πs时，e有最大值
D．交流电的周期是2πs
6．如图2是一个正弦式交变电流的图象，下列说法正确的是()
图2
A．周期是0.2s，电流的峰值是10A
B．周期是0.15s，电流的峰值是10A
C．频率是5Hz，电流的有效值是10A
D．频率是0.2Hz，电流的有效值是7.07A
【概念规律练】
知识点一交变电流的周期和频率
1．某交变电压随时间的变化规律如图3所示，则此交变电流的频率为________Hz.线圈转动的角速度是________rad/s.若将此电压加在10μF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于________V.
图3
2．我国照明电压的瞬时值表达式为e＝2202sin100πtV，它的周期是________，频率是________，在1s内电流的方向改变________次，电压最大值为________．
知识点二交变电流的峰值和有效值
3．关于交变电流的感应电动势的有效值U和最大值Um，下列说法中正确的是()
A．任何形式的交变电流都具有U＝Um/2的关系
B．只有正(余)弦交变电流才具有U＝Um2的关系
C．照明电压220V、动力电压380V指的都是最大值
D．交流电压表和交流电流表测的都是最大值
4．电阻R1、R2与交流电源按照图4(a)方式连接，R1＝10Ω，R2＝20Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图(b)所示．则()
图4
A．通过R1的电流有效值是1.2A
B．R1两端的电压有效值是6V
C．通过R2的电流最大值是1.22A
D．R2两端的电压最大值是62V
【方法技巧练】
一、有效值的计算方法
5．如图5所示为一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为多大？
图5

6．某一交流电的电压波形如图6所示，求这一交流电的电压有效值U.
图6

二、瞬时值、最大值、有效值与平均值应用的技巧
7．如图7所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
图7
(1)通过电阻R的电荷量q.
(2)电阻R上产生的焦耳热Q.

8．在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n＝100匝，边长为20cm，电阻为10Ω，转动频率f＝50Hz，磁场的磁感应强度为0.5T．求：
(1)外力驱动线圈转动的功率．
(2)转至线圈平面与中性面的夹角为30°时，线圈产生的感应电动势及感应电流的大小．
(3)线圈由中性面转至与中性面成30°夹角的过程中，通过线圈横截面的电荷量．

参考答案
课前预习练
1．时间次数倒数T＝1ff＝1T
2．相同周期热量
3．I＝Im2U＝Um2
4．BD[由于正弦式交变电流每周期内方向改变两次，所以其频率为50Hz，由T＝1f得T＝0.02s．]
5．BD
6．A[由图象可知T＝0.2s，Im＝10A，故频率f＝1T＝5Hz，I＝Im2＝52A＝7.07A．A正确，B、C、D错误．]
课堂探究练
1．50100π200
解析由图象可知此正弦交变电压的峰值Um＝200V，周期T＝0.02s，频率f＝1T＝50Hz；ω＝2πT＝2π0.02rad/s＝100πrad/s.将该电压加在电容器上，电容器的耐压值不应小于200V.
点评交变电流完成一次周期性变化所需的时间叫周期；交变电流在1s内完成周期性变化的次数叫频率．周期(T)和频率(f)的关系为：T＝1f.
2．0.02s50Hz1002202V
解析由电压的瞬时值表达式e＝2202sin100πtV可得Um＝2202V，ω＝100πrad/s，所以周期T＝2πω＝0.02s；由公式f＝1T得f＝50Hz；一个周期内电流的方向改变两次，所以1s内电流方向改变100次．
点评交变电流在一个周期内，电流的方向改变两次．
3．B[电压、电流的有效值和峰值之间的2倍关系是仅限于正(余)弦交变电流而言的，所以A是错误的，B是正确的；在交变电流的讲述中没有特别说明情况下的电流和电压均指有效值，C错误；交流电压表、电流表测的都是有效值，D错误．]
点评交变电流的峰值Im或Um是它能达到的最大数值．正(余)弦交变电流的有效值I、U与峰值Im、Um之间的关系为：I＝Im2，U＝Um2.
4．B[R1与R2串联，所以R1与R2中的电流变化情况应相同．从图象可以看出，交变电流中电流最大值为0.62A，电流有效值为：I＝Im2＝0.6A，R1两端的电压有效值为U1＝IR1＝6V，R2两端电压最大值为Um＝ImR2＝0.62×20V＝122V，综上所述，正确选项为B.]
点评在纯电阻电路中，若电源为交流电源，欧姆定律仍然适用，公式I＝UR中I、U同时对应有效值(或最大值)．
5.32I0
解析交变电流一个周期T内通过电阻R产生的热量为I022RT/2＋I20RT/2，直流电I通过R一个周期T产生的热量为I2RT，由有效值的定义知(I02)2RT/2＋I20RT/2＝I2RT
解得I＝32I0
方法总结只有正弦(或余弦)式交流电的有效值才是最大值的12，对于其他形式的交变电流要紧扣有效值的定义列方程计算有效值，时间一般取一个周期．
6．210V
解析假设让一直流电压U和题图所示的交流电压分别通过同一电阻，交流电在一个周期内产生的热量为Q1＝2U21RT4＋U22RT4＝82RT2＋42RT2.直流电在一个周期内产生的热量Q2＝U2RT.由交流电有效值的定义，得Q1＝Q2，即82RT2＋42RT2＝U2RT.解得U＝210V.
方法总结有效值是根据电流的热效应定义的(计算时要取一个完整周期的时间)，而不是简单的对电压求平均(错解U＝8＋42V＝6V)．
7．(1)nBSR＋r(2)πωRnBS24R＋r2
解析(1)在此过程中，穿过线圈的磁通量变化ΔΦ＝BS，经历时间Δt＝T4＝π2ω
产生的平均电动势为E＝nΔΦΔt＝2πnBωS
平均电流为I＝ER＋r＝2nBωSπR＋r
通过R的电荷量q＝IΔt＝nBSR＋r
(2)该过程中电阻R上产生的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的14，Q＝14I2RT＝14(nBωS/2R＋r)2R2πω＝πωRnBS24R＋r2
方法总结有效值是根据电流的热效应规定的，而交变电流的平均值是交变电流中各物理量(e，i，u)对时间的平均值，如平均电动势E＝nΔΦΔt，平均值的大小与Δt的取值有关．在计算交变电流通过导体产生热量、热功率时，只能用交变电流的有效值，而在计算通过导体的电荷量时，只能用交变电流的平均值．
8．(1)1.97×104W(2)31.4A(3)0.027C
解析(1)线圈中感应电动势的最大值
Em＝nBSω＝nBS2πf＝100×0.5×(0.2)2×2×3.14×50V＝628V
感应电动势的有效值为U＝Em2＝3142V.
外界驱动线圈转动的功率与线圈中交变电流的功率相等，P外＝U2R＝3142210W＝1.97×104W.
(2)线圈转到与中性面成30°角时，感应电动势的瞬时值e＝Emsin30°V＝314V，交变电流的瞬时值i＝eR＝31410A＝31.4A.
(3)在线圈从中性面转过30°角的过程中，线圈中的平均感应电动势E＝nΔΦΔt，
平均感应电流I＝ER＝nΔΦRΔt，通过线圈横截面的电荷量为q，则q＝IΔt＝nΔΦR＝nBΔSR＝nBl21－cos30°R＝100×0.5×0.22×1－0.86610C≈0.027C
方法总结正弦交流电的电动势的最大值Em＝nBSω.有效值U＝Em2，用在计算有关电流热效应问题中．瞬时值是指在某一时刻或某一位置线圈中的感应电动势，可直接用公式e＝Emsinωt或e＝Emcosωt由线圈的计时起点决定是正弦形式还是余弦形式．平均值E＝nΔΦΔt用在计算通过导体横截面的电荷量的问题中．

交变电流导学案

选修3-2第五章第1节交变电流导学案
课前预习学案
一、预习目标
1、知道交变电流产生的原理
2、知道交变电流的变化规律及物理量间的关系
二、预习内容
1、交变电流
________和________随时间做_________变化的电流叫做交变电流，简称交流（）
________不随时间变化的电流称为直流（）
大小和方向都不随时间变化的电流叫做_________电流
2、交变电流的产生
（1）过程分析

特殊位置甲乙丙丁戊
B与S的关系
磁通量Φ的大小
4个过程中Φ的变化
电流方向
磁通量Φ的变化率

（2）中性面：_______________________________
磁通量___________
磁通量的变化率____________
感应电动势e＝________，_______感应电流
感应电流方向________，线圈转动一周，感应电流方向改变______次

课内探究学案

一、学习目标
1、理解交变电流的产生原理及变化规律；
2、理解描述交变电流几个物理量以及它们之间的关系；
学习重难点：交变电流的产生原理、变化规律及物理量间的关系
二、学习过程
1、为什么矩形线框在匀强磁场中匀速转动，线框里能产生交变电流？

2、交变电流的产生过程中的两个特殊位置及特点是什么？
(1)中性面：与匀强磁场磁感线垂直的平面叫中性面.线圈平面处于跟中性面重合的位置时；
(a)线圈各边都不切割磁感线，即感应电流等于零；
(b)磁感线垂直于该时刻的线圈平面，所以磁通量最大，磁通量的变化率为零.
(c)交变电流的方向在中性面的两侧是相反的.
(2)线圈平面处于跟中性面垂直的位置时，线圈平面平行于磁感线，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势、感应电流均最大，电流方向不变.

3、交变电流的变化规律：

如图5－1－1所示为矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程：
当以线圈通过中性面对为计时起点时，交变电流的函数表达式：e=Emsinωt，其中Em=2NBLv=NBωS；i=Imsinωt，其中Im=Em/R。
当以线圈通过中性面对为计时起点时，交变电流的函数表达式：e=Emsinωt，其中Em=2NBLv=NBωS；i=Imsinωt，其中Im=Em/R。
图5－1－2所示为以线圈通过中性面时为计时起点的交变电流的e－t和i-t图象：

三、反思总结
1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动（绕与磁场垂直的轴）时，线圈中产生正弦交变电流，从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为：
e=NBSωsinωt=Emsinωt
e—ωt图线是一条正弦曲线.
2.中性面特点：Φ最大，而e=0.
四、当堂检测
1、交流发电机在工作时电动势为e=Emsinωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减少一半，其它条件不变，则电动势为（）
A、e=Emsin（ωt/2）B、e=2Emsin（ωt/2）
C、e=Emsin2ωtD、e=Em/2sin2ωt
答案：C
2、如图是一个正弦交变电流的i—t图象，根据这一图象，该交流电的瞬时值表达式为-----------A

答案：i=5sin(5πt)
课后练习与提高

1、如图甲中所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈所围面积的磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示，下列论述正确的是（）
A、t1时刻线圈中感应电动势最大；
B、t2时刻导线ad的速度方向跟磁感线垂直；
C、t3时刻线圈平面与中性面重合；
D、t4、t5时刻线圈中感应电流方向相同
答案：BC
2、如图所示，一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈匝数N=100，线圈电阻r=3Ω，ab=cd=0.5m，bc=ad=0.4m，磁感应强度B=0.5T，
电阻R=311Ω，当线圈以n=300r/min的转速匀速转动时，求：
⑴感应电动势的最大值；
⑵t=0时刻，线圈在图示位置，写出此交变电流电动势的瞬时值表达式；
⑶此电压表的示数是多少？

答案：(1)100πV(2)e=100πcos(10πt)V(3)U=220V

交变电流学案课件练习

作为杰出的教学工作者，能够保证教课的顺利开展，高中教师要准备好教案，这是教师工作中的一部分。教案可以让讲的知识能够轻松被学生吸收，帮助高中教师能够井然有序的进行教学。您知道高中教案应该要怎么下笔吗？小编为此仔细地整理了以下内容《交变电流学案课件练习》，供大家参考，希望能帮助到有需要的朋友。

交变流电学案
[学习目标]
1、理解交变电流的产生原理及变化规律；
2、理解描述交变电流几个物理量以及它们之间的关系；
3、理解电感、电容器对交变电流有阻碍作用的原因？
[自主学习]
一、交变电流的产生
1、什么是中性面？
2、当线圈处于中性面时，穿过线圈的磁通量，感应电流为，而当线圈垂直于中性面时，穿过线圈的磁通量为，感应电流。
3、线圈每转动一周，电流方向改变次，电流方向改变时，线圈处于什么位置？我国日常生活中使用的交变电流一秒中电流方向改变次。
二、交变电流的描述
1、写出正弦式交变电流电动势的最大值、瞬时值、有效值以及平均值表达式？
2、对于正弦式交变电流其有效值与最大值得关系是：，是不是对一切交变电流都是如此？

3、在我们经常遇到的问题中，那些地方应用有效值？那些地方应用最大值？那些地方应用平均值？

三、电感、电容
1、试分析电感电容器对交变电流有阻碍作用的原因？感抗与容抗与那些因素有关？有什么关系？

2、扼流圈分为低频扼流圈和高频扼流圈：那低频扼流圈的作用是：，高频扼流圈的作用是：。

[典型例题]
例1：一矩形线圈，绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示，下列说法中正确的是（）
A、t1时刻通过线圈的磁通量为零；
B、t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；
C、t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；
D、每当e改变方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大

例2、如图表示一交变电流的电流随时间而变化的图象，
此交变电流的有效值（）
A、52AB、5A
C、3.52AD、3.5A

例3：如图，矩形线圈面积为s，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感强度为B的匀强磁场中绕OO`轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。求：
⑴、写出线圈在转动中产生的电动势的最大值表达式；
⑵、如果线圈从图示位置开始计时，写出电动势的瞬时表达式；
⑶、当线圈由图示位置转过900的过程中，电阻R上所产生的热量；
⑷、当线圈由图示位置转过900的过程中，通过电阻R的电荷量。

[针对训练]
1、交流发电机在工作时电动势为e=Emsinωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减少一半，其它条件不变，则电动势为（）
A、e=Emsin（ωt/2）B、e=2Emsin（ωt/2）
C、e=Emsin2ωtD、e=Em/2sin2ωt

2、一电热器接在10v的电源上，产生的热功率为P,把它改接到另一正弦交变电路中，要使产生的热功率为原来的一半，如果忽略电阻值随温度的变化，则该交变电流的电压的最大值为等于（）
A、5vB、14vC、7.1vD、10v

3、如图是一个正弦交变电流的i—t图象，根据这一图象，该交流电的瞬时值表达式为
A,它的有效值为A。

4、如图所示，A、B、C为三个相同的灯泡，a、b、c为与之串联的三个元件，E1为直流电源，E2为交流电源。当开关S接“1”时，A、B两灯均正常发光，C灯不亮。S接“2”时，A灯仍正常发光，B灯变暗，C灯正常发光。由此可知，a元件应是b元件应是c元件应是。

5、一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中以某一边为轴做匀速转动，磁场方向与轴垂直，线圈中感应电动势e与时间t的关系如图所示，则磁感应强度B=，在t=T/12时刻，线圈平面与磁感线的夹角等于。

6、如图所示，表示一交流电的电流随时间的变化图象，
其中电流正值为正弦曲线的正半周，则该交流电的
有效值为多少？

7、如图所示，一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈匝数N=100，线圈电阻r=3Ω，ab=cd=0.5m，bc=ad=0.4m，磁感应强度B=0.5T，
电阻R=311Ω，当线圈以n=300r/min的转速匀速转动时，求：
⑴感应电动势的最大值；
⑵t=0时刻，线圈在图示位置，写出此交变电流电动势的瞬时值表达式；
⑶此电压表的示数是多少？

[能力训练]
1、如图甲中所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈所围面积的磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示，下列论述正确的是（）
A、t1时刻线圈中感应电动势最大；
B、t2时刻导线ad的速度方向跟磁感线垂直；
C、t3时刻线圈平面与中性面重合；
D、t4、t5时刻线圈中感应电流方向相同

2、已知交变电流i=Imsinωt,线圈从中性面开始转动，转动了多长时间，其瞬时值等于有效值（）
A、2π/ωB、π/2ωC、π/4ωD、π/2ω

3、如图，[形金属导轨水平放置，导轨上跨接一
金属棒ab，与导轨构成闭合电路，并能在导轨上自由滑动，在导轨左侧与ab平行放置的导线cd中。通有如图所示的交变电流。规定电流方向自c向d为正，则ab棒受到向左的安培力的时间是（）
A、0—t1B、t1—t2
C、t2—t3D、t3—t4

4、在如图所示电路图中，L为电感线圈，R为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无穷大，交流电源的电压u=2202sin100πtV，若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100Hz，下列说法正确的是（）
A、电流表示数增大B、电压表示数增大
C、灯泡变暗D、灯泡变亮

5、如图所示，接在交流电源上的电灯泡正常发光，以下说法正确的是（）
A、把电介质插入电容器，灯泡变亮；
B、增大电容器两板间的距离，灯泡变亮；
C、减少电容器两板间的正对面积，灯泡变暗；
D、使交变电流频率减小，灯泡变暗

6、如图所示，有一闭合的正方形线圈，匝数N=100，边长为10cm，线圈总电阻为10Ω，线圈绕OO’轴在B=0.5T的匀强磁场中转动，每分钟转1500转，则线圈平面从图示位置转过30度时，感应电动势的值是V。

7、一交流电压的瞬时值表达式为U=15sin100πt，将该交流电压加在一电阻上，产生的电功率为25W，那么这个电阻的阻值Ω。

8、有一交流电压的变化规律为U=311sin314t，若将辉光电压是220V的氖管接上此交流电压，则在1s内氖管发光的时间为多少？
9、一小型发电机内的矩形线圈在匀速磁场中以恒定的角速度
ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n=100，穿过每
匝的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图所示，发电机内阻
r=5.0Ω，外电路电阻R=95Ω。已知感应电动势的最大值
Em=nωΦm。其中Φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值。
求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的读数？
OO`轴以n=10r/s的转速匀速转动，磁场的磁感应强度B=0.1T，
线圈的匝数N=100匝，电阻r=1Ω。线圈两端分别接在两个固定
于OO`轴上且彼此绝缘的金属滑环上，外电路接有R=9Ω的电阻
，并接有一只理想交流电压表。求：
⑴、电压表的读数；
⑵、若从线圈通过中性面开始计时，转过900过程中，通过电阻R的电荷量；
⑶、在1min内，作用在线圈上的外力所做的功是多少？

11．将阻值为5Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示。下列说法正确的是()
A．电路中交变电流的频率为0.25Hz
B．通过电阻的电流为A
C．电阻消耗的电功率为2.5W
D．用交流电压表测得电阻两端的电压是5V

12．如图甲所示电路，电阻R的阻值为50Ω，在ab间加上图乙所示的正弦交流电，则下面说法中错误的是（）
A．交流电压的有效值为100V
B．电流表示数为2A
C．产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14rad/s
D．如果产生该交流电的线圈转速提高一倍，则电流表的示数也增大一倍

13．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知（）
A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100sin(25t)V
B．该交流电的频率为25Hz
C．该交流电的电压的有效值为
D．若将该交流电压加在阻值R＝100Ω的电阻两端,则电阻消耗的功率时50W
14A．如图a所示，AB两端接直流稳压电源，UAB＝100V，R0＝40W，滑动变阻器总电阻R＝20W，当滑动片处于变阻器中点时，C、D两端电压UCD为V,通过电阻R0的电流为______A。

14B．如图b所示，自耦变压器输入端A、B接交流稳压电源，其电压有效值UAB＝100V，R0＝40W，当滑动片处于线圈中点位置时，C、D两端电压的有效值UCD为V，通过电阻R0的电流有效值为______A。

15．电阻R1、R2与交流电源按照图1方式连接，R1=10Ω，R2=20Ω。合上开关S后，通过电阻R1的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图2所示。则()
A．通过R1的电流有效值是1.2A
B．R1两端的电压有效值是6V
C．通过R2的电流最大值是1.2A
D．R2两端的电压最大值是6V

16．图a为某型号电热毯的电路图，将电热丝接在u＝156sin120πtV的电源上，电热毯被加热到一定温度后，由于P的作用使输入的正弦交流电仅有半个周期能够通过，即电压变为图b所示波形，从而进入保温状态，则此时交流电压表的读数是()
A．156VB．110VC．78VD．55V

17．两个相同的灯L1和L2，接到如图所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感线圈串联，当a、b处接电压最大值Um、频率f为的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相同。更换一个新的正弦交流电源后，灯L1的亮度高于灯L2的亮度，新电源的电压最大值和频率可能是（）
A．最大值仍为Um，而频率大于f
B．最大值仍为Um，而频率小于f
C．最大值大于Um，而频率仍为f
D．最大值小于Um，而频率仍为f

18、如图2所示电路中，如果交流电的电压不变而频率降低，则三盏电灯的亮度变化情况是（）
A、三盏电灯的亮度都不变；
B、L1的亮度变亮，L2的亮度变暗，L3的亮度不变；
C、L2的亮度变亮，L1的亮度变暗，L3的亮度不变；
D、L1的亮度变亮，L3的亮度变暗，L2的亮度不变。

19．“二分频”音箱内有高频、低频两个扬声器。音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低两个频段分离出来，送往相应的扬声器。图为音箱的简化电路图，高低频混合电流由a、b端输入，L是线圈，C是电容器。则下列判断中正确的是()
A．甲扬声器是低频扬声器
B．C的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器
C．L的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器
D．乙扬声器中的电流的最大值一定比甲中的大

20.如图14-14所示，边长为L的正方形线圈abcd的匝数为n，线圈电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B，现在线圈以OO′为轴，以角速度ω匀速转动，求：
⑴闭合电路中电流瞬时值的表达式
⑵线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上产生的热量
⑶线圈从图示位置转过90°的过程中通过R的电荷量
⑷电阻R上的最大电压

21．用单位长度电阻为r0=0.05Ω/m的导线绕制一个n=100匝、边长a=0.20m的正方形线圈，线圈两端与阻值R=16Ω的电阻连接构成闭合回路，如图甲所示。线圈处在均匀磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B的大小随时间变化的关系如图乙所示。求：
（1）在0～1.0×10-2s时间内，通过电阻R的电荷量；
（2）1min内电流通过电阻R所产生的热量；
（3）线圈中所产生的感应电流的有效值。
交流电学案答案
自主学习：
一、交变电流的产生
1：线圈平面与磁场垂直时的平面叫做中性面
2：最大，零，零，最大。
3：2，中性面，100。
二、交变电流的描述
1：最大值：,
瞬时值：从线圈转至中性面开始计时（从转至平行磁感线开始计时
），
有效值：
平均值：
2：不是
3：有效值：通常所说的交变电流的电流、电压；交流电表读数；交流电器的额定电压、额定电流，保险丝的电流等都是指有效值，求解交流电产生的热量问题时用有效值。
最大值：电容器的耐压值是最大值
平均值：若计算通过电路某一截面的电量,需用电流的平均值
三、电感、电容
1:
2：通直流，阻交流，
通低频，阻高频。