十一、交流電（1）
【課題】交流電的產(chǎn)生、電感和電容對交流電的影響
【目標】
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、電容對交變電流的作用。
【導入】
一．交變電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律
線圈在勻強磁場勻速轉(zhuǎn)動（軸與磁場垂直），產(chǎn)生方向、大小都隨時間周期性變化的交變電流．其大小隨時間按正弦規(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)電流的熱效應來規(guī)定的．即在同一時間內(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系：E= Em，u= Um，I= Im；
各種交流電器設備上標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定義的，對一個確定的交流電來說，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．對交變電流的阻礙作用產(chǎn)生的機理??自感電動勢的存在．
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．對交變電流的阻礙作用產(chǎn)生的機理??電容器兩極板積累電荷對自由電荷運動的阻礙．
2．容抗與交流電頻率成反比，與電容器電容成反比．
【導研】
[例1] （09?福建?16）一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示。已知發(fā)電機線圈內(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．燈泡實際消耗的功率為484w
D．發(fā)電機線圈內(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，t＝0時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)感應電流隨時間變化的圖象是圖中的 ( )
[例3] 面積為S的兩個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。甲圖中是磁感應強度為B0的勻強磁場，線圈在磁場中以周期T繞OO′軸作勻速轉(zhuǎn)動，乙圖中的磁場的變化規(guī)律為B＝B0cos t，從圖示時刻起計時，則（ ）
A．兩線圈中的磁通量變化規(guī)律均為φ＝ B0Scos t
B．兩線圈中感應電動勢達到最大值的時刻不同
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屆高三第一學期期末調(diào)研考試) “二分頻”音箱內(nèi)有兩個不同口徑的揚聲器，它們的固有頻率分別處于高音、低音頻段，分別稱為高音揚聲器和低音揚聲器，音箱要將擴音機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，送往相應的揚聲器，以便使電流所攜帶的音頻信息按原比例還原成高、低頻的機械振動，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、甲揚聲器是高音揚聲器
B、C2的作用是阻礙高頻電流通過乙揚聲器
C、L1的作用是阻礙低頻電流通過甲揚聲器
D、L2的作用是減弱乙揚聲器的低頻電流
【導練】
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間的變化關系．若使這兩種電流分別通過兩個完全相同的電阻，則經(jīng)過1 min的時間，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強度為B的勻強磁場中，以恒定的角速度ω繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向垂直于紙面向里，線圈所圍面積為S，線圈導線的總電阻為R.t＝0時刻線圈平面與紙面重合，且cd邊正在向紙面外轉(zhuǎn)動．則( )
A．線圈中電流t時刻瞬時值表達式為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?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放置在勻強磁場中，并繞過ab、cd中點的軸OO′以角速度 逆時針勻速轉(zhuǎn)動。若以線圈平面與磁場夾角 時（如圖b）為計時起點，并規(guī)定當電流自a流向b時電流方向為正。則下列四幅圖中正確的是（ ）
6．通有電流i＝Imsinωt的長直導線OO′與斷開的圓形導線圈在同一平面內(nèi)，如圖所示(設電流由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周期的 ( )
A．第一個14周期 B．第二個14周期
C．第三個14周期 D．第四個14周期
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