十一、交流电（1）
【课题】交流电的产生、电感和电容对交流电的影响
【目标】
1、了解正弦式交变电流产生的原理、产生过程；
2、理解描述正弦式交变电流的物理量；
3、了解电感、电容对交变电流的作用。
【导入】
一．交变电流的产生及其变化规律
线圈在匀强磁场匀速转动（轴与磁场垂直），产生方向、大小都随时间周期性变化的交变电流．其大小随时间按正弦规律变化。
二．表征交变电流的物理量
1．交流电的最大值：Em=NBωS；
2．交变电流的有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的．即在同一时间内，跟某一交变电流能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该交流电的有效值。
正弦交流电中的有效值与最大值之间的关系：E= Em，u= Um，I= Im；
各种交流电器设备上标示值及交流电表上的测量值都指有效值。
有效值和平均值的区别：交流电的有效值是按热效应定义的，对一个确定的交流电来说，其有效值是恒定的．而平均值是由公式E=nΔφ/Δt确定的。
3．交变电流的周期和频率
周期（T）：交变电流完成一次周期性变化所需的间．在一个周期内，交变电流的方向变化两次；
频率（f）：交变电流在1s内完成周期性变化的次数；
角频率（ω）：ω=2πT=2πf，我国使用的正弦交变电流的周期为 T=0.02 s，频率 f=50 Hz。
三．电感在交变电路中的作用
1．对交变电流的阻碍作用产生的机理??自感电动势的存在．
2．感抗与交变电流频率成正比，与线圈自感系数成正比．
四．电容在交变电流中的作用
1．对交变电流的阻碍作用产生的机理??电容器两极板积累电荷对自由电荷运动的阻碍．
2．容抗与交流电频率成反比，与电容器电容成反比．
【导研】
[例1] （09?福建?16）一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0 ，则外接一只电阻为95.0 的灯泡，如图乙所示，则（ ）
A．电压表的示数为220v
B．电路中的电流方向每秒钟改变50次
C．灯泡实际消耗的功率为484w
D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J
[例2]单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动，t＝0时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿abcda为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是图中的 ( )
[例3] 面积为S的两个完全相同的单匝金属线圈分别放置在如图甲、乙所示的磁场中。甲图中是磁感应强度为B0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕OO′轴作匀速转动，乙图中的磁场的变化规律为B＝B0cos t，从图示时刻起计时，则（ ）
A．两线圈中的磁通量变化规律均为φ＝ B0Scos t
B．两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同
C．两线圈中产生的交流电流的有效值不同
D．从此刻起，T/4时间内流过线圈截面的电量相同
[例4](常州市08届高三第一学期期末调研考试) “二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器，音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混和音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动，下图为音箱的电路图，高、低频混和电流由a、b输入，L1和L2是线圈，C1和C2是电容器，则（ ）
A、甲扬声器是高音扬声器
B、C2的作用是阻碍高频电流通过乙扬声器
C、L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器
D、L2的作用是减弱乙扬声器的低频电流
【导练】
1、(2010?南通模拟)如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为 ( )
A．1∶2 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶6
2、如图所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，以恒定的角速度ω绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R.t＝0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在向纸面外转动．则( )
A．线圈中电流t时刻瞬时值表达式为i＝BSωRsinωt
B．线圈中电流的有效值为I＝BSωR
C．线圈中电流的有效值为I＝2BSω2R
D．线圈消耗的电功率为P＝(BSω)2R
3．如图所示的电表均为理想的交流电表，保险丝P的熔断电流为2 A，电容器C的击穿电压为300 V。若在a、b间加正弦交流电压，并适当地调节Ro和R接入电路中的阻值，使P恰好不被熔断，C恰好不被击穿，则电流表的读数为＿＿＿＿A，电压表的读数为＿＿＿＿V.
4、(郴州市2009届高三调研试题)如图所示，在电路两端接上交变电流，保持电压不变，使频率增大，发现各灯的亮暗变化情况是:灯l变暗、灯2变亮、灯3不变，则M、N、L处所接元件可能是 ( )
A．M为电阻，N为电容器，L为电感器
B．M为电阻，N为电感器，L为电容器
C．M为电感器，N为电容器，L为电阻
D．M为电容器，N为电感器，L为电阻
5、（08年高考宁夏卷理综）如图a所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度 逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角 时（如图b）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是（ ）
6．通有电流i＝Imsinωt的长直导线OO′与断开的圆形导线圈在同一平面内，如图所示(设电流由O至O′为正)，为使A端的电势高于B端的电势且UAB减小，交变电流必须处于每个周期的 ( )
A．第一个14周期 B．第二个14周期
C．第三个14周期 D．第四个14周期
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