5.1交变电流 导学案

【课前预习】

1．强弱和方向都不随时间改变的电流叫做________电流，简称________；强弱和方向都随时间作周期性变化的电流叫做________电流，简称交流．

2．交变电流是由________发电机产生的．当线圈在________磁场中绕________________的轴匀速转动时，产生交变电流．线圈平面跟磁感线________时，线圈所处的这个位置叫做中性面，线圈平面每经过一次中性面，线圈中感应电流的方向就____________．

3．交流发电机的线圈在磁场中匀速转动，感应电动势e的变化规律为____________． 若把线圈和电阻R′连成闭合电路，设总电阻为R，则电路中电流的瞬时值 i＝________________，电阻R′上的电压瞬时值u＝________________.

4．家庭电路中的交变电流是________电流，它是一种最________、最________的交变电流．

5．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( )

6．下列各图中，哪些情况线圈中不能产生交流电( )

7．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

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【课堂学习】

知识点一 交变电流的产生

1．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时( ) A．线圈平面与磁感线方向平行 B．通过线圈的磁通量达到最大值

C．通过线圈的磁通量变化率达到最大值 D．线圈中的电动势达到最大值

2．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 知识点二 用函数表达式描述交变电流

3．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2 V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e＝________

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V，电动势的峰值为________ V，从中性面起经 s，交流电动势的大小为________ V.

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4．有一个10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图2所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T．问：

图2

(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．

2

知识点三 用图象描述交变电流

5．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 ( )

6．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4所示．下面说法中正确的是( )

图4

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 【方法技巧练】

瞬时值、平均值的计算方法

10 π

r/min，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.03 Wb，则线圈平面转到与磁感线平行

π

时，感应电动势为多少？当线圈平面与中性面夹角为时，感应电动势为多少？

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8．如图5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．

7．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

图5

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