十一、交流電（1）
【課題】交流電的產(chǎn)生、電感和電容對(duì)交流電的影響
【目標(biāo)】
1、了解正弦式交變電流產(chǎn)生的原理、產(chǎn)生過程；
2、理解描述正弦式交變電流的物理量；
3、了解電感、電容對(duì)交變電流的作用。
【導(dǎo)入】
一．交變電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律
線圈在勻強(qiáng)磁場勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（軸與磁場垂直），產(chǎn)生方向、大小都隨時(shí)間周期性變化的交變電流．其大小隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化。
二．表征交變電流的物理量
1．交流電的最大值：Em=NBωS；
2．交變電流的有效值：交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的．即在同一時(shí)間內(nèi)，跟某一交變電流能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值，叫做該交流電的有效值。
正弦交流電中的有效值與最大值之間的關(guān)系：E= Em，u= Um，I= Im；
各種交流電器設(shè)備上標(biāo)示值及交流電表上的測量值都指有效值。
有效值和平均值的區(qū)別：交流電的有效值是按熱效應(yīng)定義的，對(duì)一個(gè)確定的交流電來說，其有效值是恒定的．而平均值是由公式E=nΔφ/Δt確定的。
3．交變電流的周期和頻率
周期（T）：交變電流完成一次周期性變化所需的間．在一個(gè)周期內(nèi)，交變電流的方向變化兩次；
頻率（f）：交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)；
角頻率（ω）：ω=2πT=2πf，我國使用的正弦交變電流的周期為 T=0.02 s，頻率 f=50 Hz。
三．電感在交變電路中的作用
1．對(duì)交變電流的阻礙作用產(chǎn)生的機(jī)理??自感電動(dòng)勢的存在．
2．感抗與交變電流頻率成正比，與線圈自感系數(shù)成正比．
四．電容在交變電流中的作用
1．對(duì)交變電流的阻礙作用產(chǎn)生的機(jī)理??電容器兩極板積累電荷對(duì)自由電荷運(yùn)動(dòng)的阻礙．
2．容抗與交流電頻率成反比，與電容器電容成反比．
【導(dǎo)研】
[例1] （09?福建?16）一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示。已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0 ，則外接一只電阻為95.0 的燈泡，如圖乙所示，則（ ）
A．電壓表的示數(shù)為220v
B．電路中的電流方向每秒鐘改變50次
C．燈泡實(shí)際消耗的功率為484w
D．發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2J
[例2]單匝矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強(qiáng)磁場中，線圈軸線OO′與磁場邊界重合，線圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，t＝0時(shí)刻線圈平面與磁場方向垂直，規(guī)定電流方向沿abcda為正方向，則線圈內(nèi)感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象是圖中的 ( )
[例3] 面積為S的兩個(gè)完全相同的單匝金屬線圈分別放置在如圖甲、乙所示的磁場中。甲圖中是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場，線圈在磁場中以周期T繞OO′軸作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，乙圖中的磁場的變化規(guī)律為B＝B0cos t，從圖示時(shí)刻起計(jì)時(shí)，則（ ）
A．兩線圈中的磁通量變化規(guī)律均為φ＝ B0Scos t
B．兩線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢達(dá)到最大值的時(shí)刻不同
C．兩線圈中產(chǎn)生的交流電流的有效值不同
D．從此刻起，T/4時(shí)間內(nèi)流過線圈截面的電量相同
[例4](常州市08屆高三第一學(xué)期期末調(diào)研考試) “二分頻”音箱內(nèi)有兩個(gè)不同口徑的揚(yáng)聲器，它們的固有頻率分別處于高音、低音頻段，分別稱為高音揚(yáng)聲器和低音揚(yáng)聲器，音箱要將擴(kuò)音機(jī)送來的含有不同頻率的混和音頻電流按高、低頻段分離出來，送往相應(yīng)的揚(yáng)聲器，以便使電流所攜帶的音頻信息按原比例還原成高、低頻的機(jī)械振動(dòng)，下圖為音箱的電路圖，高、低頻混和電流由a、b輸入，L1和L2是線圈，C1和C2是電容器，則（ ）
A、甲揚(yáng)聲器是高音揚(yáng)聲器
B、C2的作用是阻礙高頻電流通過乙揚(yáng)聲器
C、L1的作用是阻礙低頻電流通過甲揚(yáng)聲器
D、L2的作用是減弱乙揚(yáng)聲器的低頻電流
【導(dǎo)練】
1、(2010?南通模擬)如圖所示，圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時(shí)間的變化關(guān)系．若使這兩種電流分別通過兩個(gè)完全相同的電阻，則經(jīng)過1 min的時(shí)間，兩電阻消耗的電功之比W甲∶W乙為 ( )
A．1∶2 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶6
2、如圖所示，單匝矩形線圈放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，以恒定的角速度ω繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場方向垂直于紙面向里，線圈所圍面積為S，線圈導(dǎo)線的總電阻為R.t＝0時(shí)刻線圈平面與紙面重合，且cd邊正在向紙面外轉(zhuǎn)動(dòng)．則( )
A．線圈中電流t時(shí)刻瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝BSωRsinωt
B．線圈中電流的有效值為I＝BSωR
C．線圈中電流的有效值為I＝2BSω2R
D．線圈消耗的電功率為P＝(BSω)2R
3．如圖所示的電表均為理想的交流電表，保險(xiǎn)絲P的熔斷電流為2 A，電容器C的擊穿電壓為300 V。若在a、b間加正弦交流電壓，并適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)Ro和R接入電路中的阻值，使P恰好不被熔斷，C恰好不被擊穿，則電流表的讀數(shù)為＿＿＿＿A，電壓表的讀數(shù)為＿＿＿＿V.
4、(郴州市2009屆高三調(diào)研試題)如圖所示，在電路兩端接上交變電流，保持電壓不變，使頻率增大，發(fā)現(xiàn)各燈的亮暗變化情況是:燈l變暗、燈2變亮、燈3不變，則M、N、L處所接元件可能是 ( )
A．M為電阻，N為電容器，L為電感器
B．M為電阻，N為電感器，L為電容器
C．M為電感器，N為電容器，L為電阻
D．M為電容器，N為電感器，L為電阻
5、（08年高考寧夏卷理綜）如圖a所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場中，并繞過ab、cd中點(diǎn)的軸OO′以角速度 逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。若以線圈平面與磁場夾角 時(shí)（如圖b）為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎�。則下列四幅圖中正確的是（ ）
6．通有電流i＝Imsinωt的長直導(dǎo)線OO′與斷開的圓形導(dǎo)線圈在同一平面內(nèi)，如圖所示(設(shè)電流由O至O′為正)，為使A端的電勢高于B端的電勢且UAB減小，交變電流必須處于每個(gè)周期的 ( )
A．第一個(gè)14周期 B．第二個(gè)14周期
C．第三個(gè)14周期 D．第四個(gè)14周期
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