高中物理选修3-2第二章交变电流

第二章第5节电感在交流电路中的作用
教材分析：
本节着重说明交流电和直流电的区别，有利于加深学生对交流电特点的认识，教学的重点在突出交流和直流的区别，而不是要求深入讲讨论感抗和容抗的问题，可以结合学校的实际情况，尽可能多地用实验说明问题，不必在理论上进行讨论。

根据电磁感应的知识，学生不难理解感抗的概念和影响感抗大小的因素，教学中要适当复习或回忆已学过的有关知识，让学生自然地得出结论。

这样既有利于理解新知识，又有利于培养学生的能力，使学生学会如何把知识联系起来，形成知识结构，进而独立地获取新知识。

教学目标
〔一〕知识与技能
1．理解为什么电感对交变电流有阻碍作用。

2．知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素有关。

〔二〕过程与方法
1．培养学生独立思考的思维习惯。

2．培养学生用学过的知识去理解、分析新问题的习惯。

〔三〕情感、态度与价值观
培养学生有志于把所学的物理知识应用到实际中去的学习习惯。

教学重点、难点
重点
电感对交变电流的阻碍作用。

难点
感抗的概念及影响感抗大小的因素。

新课导入设计
导入设计一：由电磁感应中所学的电感的相关知识，自感线圈会产生自感电动势，自感电动势会阻碍原电流的变化，那么在大小不断变化的交流电路中电感又有什么样的作用
呢？
导入设计二：用实验导入将电感器接入交流电路，是否是通路，改变交流电的频率，对电路有什么影响？。

高二物理选修3-2第二章《交变电流》检测题间120分钟 总分150分一、不定项选择题（共40分。

有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）1.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,下列说法中正确的是（ ） A ．线圈每经过中性面一次,感应电流方向改变一次，感应电动势方向不变 B ．线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次C ．线圈平面每经过中性面一次,感应电流和感应电动势方向都要改变一次D ．线圈转动一周,感应电流和感应电动势方向都要改变一次2．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势如图示，则（ ） A ．t 1时刻线圈通过中性面 B ．t 2时刻线圈中磁通量最大C ．t 3时刻线圈中磁通量变化率最大D ．t 4时刻线圈中磁通量变化率最大 3．如下图所示，属于交流电的是（ ）4．一交流电流的图象如图所示，由图可知 （ ） A ．用电流表测该电流其示数为10A B ．该交流电流的频率为100HzC ．该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为2000 W—DD ．该交流电流瞬时值表达式为i ＝102sin628t A5．交流发电机在工作时的电动势t E e m ωsin =，如果将其电枢的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其它条件不变，则其电动势变为（ ） A ．t E e m ωsin = B ．t E e m ω2sin 4= C ．t E e m ω2sin = D ．t E e m ωsin 4= 6.右图表示一交流电的电流随时间而变化的图像,此交流电流的有效值是（ ） A ．25A B ．5AC ．25.3 AD ．3.5A7. 如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a 、b 表示电表，已知电压比为100，电流比为10，电压 表的示数为220V ，电流表的示数为10A ，则( ) A ． a 为电流表，b 为电压表 B ． a 为电压表，b 为电流表 C ． 输送电功率是2200W D ． 线路输送电功率是2.2×106W8．在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成份，又有低频成份，经放大后送到下一级，需要把低频成份和高频成份分开，只让低频成份输送到再下一级，可以采用如图所示电路，其中a 、b 应选择的元件是（ ）A ．a 是电容较大的电容器，b 是低频扼流圈B ．a 是电容较大的电容器，b 是高频扼流圈C ．a 是电容较小的电容器，b 是低频扼流圈D ．a 是电容较小的电容器，b 是高频扼流圈9.理想变压器原、副线圈的匝数比为4：1,原线圈接在u =311sin100πt V 的交流电源上,副线圈所接的负载电阻是11Ω,则副线圈中电流大小是（ ） A ．5AB ．11AC ．20AD ．55A10.如图所示,理想变压器副线圈接两个相同的灯泡L 1和L 2 。

学案2 描述交流电的物理量[学习目标定位] 1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系.2.能理解电流的有效值是与热效应有关的量，而平均值只是简单意义的平均.3.掌握交变电流有效值与峰值的关系，会进行有效值的计算．1．线圈在某一段时间内从一个位置转动到另一个位置的过程中产生的平均电动势为E ＝NΔΦΔt. 2．恒定电流产生电热的计算遵循焦耳定律，Q ＝I 2Rt .一、周期和频率1．周期：交变电流作一次周期性变化所需的时间，叫做它的周期，通常用T 表示，单位 是s.2．频率：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数，叫做它的频率，通常用f 表示，单位是Hz.3．周期和频率互为倒数，即T ＝1f 或f ＝1T.4．线圈转动的角速度ω等于频率的2π倍，即ω＝2πf . 二、峰值有效值1．峰值：U m 和I m 分别表示了在一个周期内电压和电流所能达到的最大值．2．交变电压的峰值不能超过(选填“超过”或“低于”)电容器、二极管等元器件所能承受的电压，否则就有被击穿而损坏的危险．3．有效值：交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的，如果交流电与某一直流电通过同一电阻，在相同的时间内所产生的热量相等，则这个直流电的电流和电压值，就分别称为相应交流电的电流和电压的有效值．4．正弦式交变电流的有效值I 、U 与峰值I m 、U m 的关系：I ＝22I m ，U ＝22U m . 5．人们通常说的家庭电路的电压是220 V ，指的是有效值．使用交流电表测出的数值是正弦交流电的有效值．一、周期和频率[问题设计] 如图1所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？图1答案 周期T ＝0.02 s ；频率f ＝50 Hz. [要点提炼]1．交流电变化越快，则周期越短，频率越大． 2．角速度与周期的关系：ω＝2πT.3．转速(n )：线圈单位时间(1 s 或1 min)转过的圈数，单位是r/s 或r/min. 角速度与转速的关系：ω＝2πn (n 单位为r/s)或ω＝πn30(n 单位为r/min)． 4．我国电网中交变电流的周期是0.02 s ，频率是50 Hz. 二、峰值有效值 [问题设计]1．图2是通过一个R ＝1 Ω的电阻的电流i 随时间变化的曲线．这个电流不是恒定电流． (1)怎样计算1 s 内电阻R 中产生的热量？(2)如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R ，也能在1 s 内产生同样的热，这个电流是多大？图2答案 (1)Q ＝I 21Rt 1＋I 22Rt 2＝42×1×0.5 J ＋22×1×0.5 J ＝10 J (2)由Q ＝I 2Rt 得I ＝QRt ＝ 101×1A ＝10 A 2．某交流电压瞬时值表达式u ＝62sin (100πt ) V ，把标有“6 V,2 W ”的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏？把一个能承受的最大电压为 6 V的电容器接在此电源上会不会被击穿？答案小灯泡不会被烧坏，交流电压瞬时值表达式u＝62sin (100πt) V中6 2 V是最大值，其有效值为6 V，而标有“6 V,2 W”的小灯泡中的6 V是有效值．电容器会被击穿．[要点提炼]1．峰值：也叫最大值，它是所有瞬时值中的最大值．(1)当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，E m＝NBSω(转轴垂直于磁感线)．(2)电容器接在交流电路中，交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值．2．有效值的应用(1)计算与电流热效应有关的量(如功率、热量)要用有效值．(2)交流电表的测量值，电气设备标注的额定电压、额定电流，通常提到的交流电的数值指有效值．3．有效值的计算(1)正弦式交变电流：根据E＝E m2、U＝U m2、I＝I m2计算其有效值．(2)非正弦式交变电流：只能根据电流的热效应计算．计算时要注意三同：“相同电阻”上、“相同时间”内、产生“相同热量”．计算时，“相同时间”一般取一个周期．4．平均值的应用计算通过导体某一截面的电荷量时，只能用交变电流的平均值，即q＝I·Δt＝ERΔt＝NΔΦR，这是平均值应用最多的一处．一、对描述交变电流物理量的认识例1一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图3所示，由图可知( )图3A．该交流电的电压的有效值为100 VB．该交流电的频率为25 HzC．该交流电压瞬时值的表达式为u＝100sin 25t VD．并联在该电压两端的电压表指针不停摆动解析根据题图可知该交变电流电压的最大值为100 V，周期为4×10－2s，所以频率为25 Hz，A 错，B 对；而ω＝2πf ＝50π rad/s ，所以u ＝100sin (50πt ) V ，C 错；交流电压表的示数为交流电的有效值而不是瞬时值，不随时间变化，D 错． 答案 B二、正弦式交变电流有效值的计算例2 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图4甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则 ( )图4A ．电压表的示数为220 VB ．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484 WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J解析 电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由题图知电动势的最大值E m ＝220 2 V ，有效值E ＝220 V ，灯泡两端电压U ＝RER ＋r＝209 V ，A 错； 由题图甲知T ＝0.02 s ，一个周期内电流方向变化两次，可知1 s 内电流方向变化100次，B 错；灯泡的实际功率P ＝U 2R ＝209295W ＝459.8 W ，C 错；电流的有效值I ＝E R ＋r＝2.2 A ，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q r ＝I 2rt ＝2.22×5×1 J ＝24.2 J ．D 对． 答案 D三、非正弦式交变电流有效值的计算例3 如图5所示是一交变电流随时间变化的图像，求此交变电流的有效值．图5解析 设该交变电流的有效值为I ′，直流电的电流强度为I ，让该交变电流和直流电分别通过同一电阻(阻值为R )，在一个周期(T ＝0.2 s)内，该交变电流产生的热量：Q ′＝I 21Rt 1＋I 22Rt 2＝(42)2R ×0.1＋(－32)2R ×0.1＝5R 在一个周期内直流电通过该电阻产生的热量Q ＝I 2RT ＝0.2I 2R .由Q ＝Q ′得，0.2I 2R ＝5R ，解得I ＝5 A ，即此交变电流的有效值I ′＝I ＝5 A 答案 5 A四、有效值、瞬时值、平均值的区别应用例4 在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n ＝100匝，边长为20 cm ，电阻为10 Ω，转动频率f ＝50 Hz ，磁场的磁感应强度为0.5 T ，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瞬时值大小．(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． 解析 (1)线圈中交变电动势的最大值E m ＝nBS ω＝100×0.5×(0.2)2×2π×50 V ＝628 V.交变电动势的有效值E ＝E m2＝314 2 V.外力驱动线圈转动的功率与线圈中交变电流的功率相等．即P 外＝E 2R ＝(3142)210W ＝1.97×104W.(2)线圈转到与中性面成30°角时，其电动势的瞬时值e ＝E m sin 30°＝314 V ，交变电流的瞬时值 i ＝e R ＝31410A ＝31.4 A. (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 ＝n ΔΦΔt，平均感应电流I ＝ER＝nΔΦR ·Δt， 通过线圈横截面的电荷量为q ， 则q ＝I Δt ＝n ΔΦR ＝nBl 2(1－cos 30°)R＝100×0.5×0.22×(1－0.866)10 C＝2.68×10－2C.答案(1)1.97×104 W (2)314 V 31.4 A (3)2.68×10－2 C1．(对描述交变电流物理量的认识)如图6是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的 ( )图6A．周期是0.01 sB．最大值是220 VC．有效值是220 VD．表达式为u＝220sin (100πt) V答案 C解析由题图可知，该交变电压的周期为0.02 s，最大值为311 V，而有效值U＝U m2＝3112V＝220 V，故A、B错误，C正确．正弦交变电压的瞬时值表达式u＝U m sin ωt＝311sin (2π0.02t) V＝311sin (100πt) V，故D选项错误．2．(正弦式交变电流有效值的计算)一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T.从中性面开始计时，当t＝112T时，线圈中感应电动势的瞬时值为2 V，则此交变电流的有效值为( )A．2 2 V B．2 V C. 2 V D.22V答案 A解析先用代入法求出感应电动势的最大值：由e＝E m sin ωt得2 V＝E m sin (2πT×T12)，由此得E m＝4 V，因此有效值为2 2 V．选项A正确．3.(非正弦式交变电流有效值的计算)通过一阻值R＝100 Ω的电阻的交变电流如图7所示，其周期为1 s．电阻两端电压的有效值为 ( )图7A．12 V B．410 VC．15 V D．8 5 V答案 B解析根据电流的热效应计算电流的有效值．由(0.1)2R×0.4×2＋(0.2)2R×0.1×2＝I2R×1可得，流过电阻的电流的有效值I＝1025A，电阻两端电压的有效值为U＝IR＝410V，B正确．题组一对描述交变电流物理量的认识1．下列提到的交流电，不是指有效值的是( )A．交流电压表的读数B．保险丝熔断电流C．电容器击穿电压D．220 V交流电压答案 C解析电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值．2．以下说法正确的是 ( )A．交变电流的有效值就是它的平均值B．任何交变电流的有效值都是它最大值的1 2C．如果交变电流接在电阻R上产生的热量为Q，那么该交变电流的有效值为Q RD．以上说法均不正确答案 D解析有效值是根据电流的热效应来定义的，平均值并不是有效值，例如线圈在匀强磁场中转动一圈，其平均电动势为零，故A错．在正弦(余弦)式交变电流中，其有效值为最大值的1，对于其他交变电流并不一定满足此关系，故B错．交变电流要产生热量需要一定的时2间，C选项中没有告诉时间，因此是错误的．3．下列关于交变电流的说法正确的是 ( )A．若交变电流的峰值为5 A，则它的最小值为－5 AB．用交流电流表测交变电流时，指针来回摆动C．我国工农业生产和生活用的交变电流频率为50 Hz，故电流方向每秒改变100次D．正弦交变电流i＝20sin (10πt) A的峰值为20 A，频率为100 Hz答案 C解析电流的负值表示电流方向与规定正方向相反，不表示大小，A项错误；交流电流表测交变电流时，指针不会来回摆动，B项错误；我国工农业生产和生活用的交变电流，周期为0.02 s，交流电方向一个周期改变两次，所以每秒改变100次，C项正确；由ω＝2πf得正弦交变电流i＝20sin (10πt) A的频率为5 Hz，D项错误．题组二非正弦式交变电流有效值的计算4．阻值为1 Ω的电阻上通以交变电流，其i－t关系如图1所示，则在0～1 s内电阻上产生的热量为 ( )图1A．1 J B．1.5 J C．2 J D．2.8 J答案 D解析因为所加的电流为交变电流，大小在变化，所以只能分时间段来求热量．在0～1 s内有效电流的瞬时值大小为1 A和2 A的时间段分别为t1＝0.4 s，t2＝0.6 s，所以Q＝I21Rt1＋I22Rt2＝2.8 J.5．某一交变电流的电压波形如图2所示，求这一交变电流的电压的有效值U.图2答案210 V解析假设让一直流电压U和如题图所示的交流电压分别加在同一电阻两端，交变电流在一个周期内产生的热量Q1＝2(U21R·T4＋U22R·T4)＝82R·T2＋42R·T2.直流电在一个周期内产生的热量Q2＝U2 R ·T.由交变电流有效值的定义知Q1＝Q2，即82R·T2＋42R·T2＝U2R·T.解得U＝210 V.题组三正弦式交变电流有效值的计算6．如图3甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表．线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，以下判断正确的是 ( )图3A．电流表的示数为10 AB．线圈转动的角速度为50π rad/sC．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D．0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左答案AC7．电阻R1、R2与交流电源按照如图4甲所示方式连接，R1＝10 Ω、R2＝20 Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示．则( )图4A．通过R1的电流的有效值是1.2 AB．R1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流的最大值是1.2 2 AD ．R 2两端的电压最大值是6 2 V 答案 B解析 由题图乙可得，正弦交变电流的最大值I m ＝0.6 2 A ，所以电流的有效值I ＝I m2＝0.6A ，电阻R 1、R 2串联，所以电流的最大值均为0.6 2 A ，有效值均为0.6 A ．由欧姆定律U ＝IR 得，U 1＝IR 1＝6 V ，所以U 1m ＝2U 1＝6 2 V ；U 2＝IR 2＝12 V ，U 2m ＝2U 2＝12 2 V. 8.在图5所示电路中，A 是熔断电流I 0＝2 A 的保险丝，电阻可不计，R 是可变电阻，S 是交流电源．交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e ＝2202sin 314t V ．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于( )图5A ．110 2 ΩB ．110 ΩC ．220 ΩD ．220 2 Ω答案 B解析 E ＝220 V ，R min ＝E I 0＝2202Ω＝110 Ω.9．把U 0＝10 V 的直流电压加在阻值为R 的电阻上，其发热功率跟另一个正弦交变电压加在阻值为R2上的电功率相同，则这个交变电流的电压的峰值为 ( )A ．10 VB ．10 2 VC ．20 VD ．20 2 V答案 A解析 直流电压U 0加在阻值为R 的电阻上，而交变电流加在阻值为R2的电阻上，它们联系的桥梁是发热功率相等．设这个交变电压的有效值为U ，则由电功率公式得U 20R T ＝U 2R 2T ，U ＝2U 02，故U m ＝ 2U ＝U 0＝10 V ．正确答案为A.题组四 瞬时值、峰值、有效值、平均值的区别应用10．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180°的过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为( )A ．π/2B ．2/πC ．2πD ．π答案 B 11.如图6所示，线圈abcd 的面积是0.05 m 2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R ＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B ＝1π T ，当线圈以300 r/min 的转速匀速转动时，求：图6 (1)电路中交流电压表和交流电流表的示数；(2)线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R 的电荷量．答案 (1)31.86 V 3.54 A (2)0.16 C解析 (1)E m ＝NBS ω＝100×1π×0.05×2π×30060V ＝50 V E ＝E m2＝25 2 V ≈35.4 V.电流表示数I ＝ER ＋r ＝3.54 A ，电压表示数U ＝IR ＝3.54×9 V ＝31.86 V.(2)从图示位置转过90°的过程中，E ＝N ΔΦΔt ，又因为I ＝E R ＋r，q ＝I Δt ， 联立得q ＝N ΔΦR ＋r ＝NBS R ＋r≈0.16 C. 12.如图7所示，矩形线圈面积为S ，匝数为N ，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 .当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 上所产生的热量Q .答案 (1)NBS R ＋r (2)πN 2B 2S 2ωR 4(R ＋r )2 解析 本题考查交变电流平均值、有效值的应用，关键要知道求电荷量用交变电流的平均值，求热量用交变电流的有效值．(1)依题意磁通量的变化量ΔΦ＝BS ，线圈转过90°的时间为Δt ＝T 4＝2π4ω＝π2ω，平均感应电动势为E ＝N ΔΦΔt ＝2NBS ωπ.平均感应电流为I ＝E R ＋r ＝2NBS ωπ(R ＋r ).通过电阻R 的电荷量为q ＝I ·Δt ＝NBS R ＋r. (2)线圈中感应电动势有效值和最大值E m 的关系是E ＝E m2＝NBS ω2，电路中电流的有效值为I＝ER ＋r ＝NBS ω2(R ＋r ). 电阻R 上产生的热量为Q ＝I 2Rt ＝πN 2B 2S 2ωR 4(R ＋r )2.。

交变电流知识元交变电流知识讲解交变电流1．交变电流定义：电流方向随时间做周期性变化的电流称为交变电流，简称交流（AC）．与直流电相比，交流电有许多优点，如：可以利用变压器升高或降低电压，利于长途传输；可以驱动结构简单，运行可靠的感应电动机．2．直流：方向不随时间而变化的电流。

交变电流的产生图1是交流发电机的简图，根据图1可知（1）甲、丙位置时线圈中没有电流，乙、丁位置时线圈中电流最大。

（2）甲→乙→丙电流方向为DCBA，丙→丁→甲电流方向为ABCD，在甲、丙位置电流改变方向。

（3）结论：线圈每转一周，电流方向改变两次，电流方向改变的时刻也就是线圈中无电流的时刻(或者说磁通量最大的时刻)，如图中甲、丙位置，我们把线圈平面垂直于磁感线时的位置叫作中性面。

正弦式电流表达式的推导设线圈从中性面以角速度ω开始转动，经时间t，线圈转过θ=ωt，此时V与B夹角也为θ，令ab=dc=L，ad=bc=L′，则线圈面积S=LL′。

此时，ab与dc边产生的电动势大小均为BLV sinωt，整个线圈中产生的瞬时电动势大小为：e=2BLV sinωt，又，故有令E m=BωS有：e=E m sinωt（E m为最大值）若电路总电阻为R，则瞬时电流为：交变电流图象1．正弦交流电图象2．其他交流电图象例题精讲交变电流例1.一交流电流的图象如图所示，由图可知（）A．用电流表测该电流，其示数为10 AB．该交流电流的频率为0.01HzC．该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为1000WD．该交流电流即时值表达式为i=10sin628tA例2.如图甲所示，将阻值为R=5Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小．对此，下列说法正确的是（）A．电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u=2.5sin（200πt）VB．电阻R消耗的电功率为1.25WC．如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1AD．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为例3.一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的感应电流如图所示．由该图可得出的正确判断是（）A．0.01s时，线圈平面处于中性面位置B．0.02s时，线圈平面与磁感线平行C．该交变电流的频率为50HzD．1s内电流的方向变化50次例4.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断（）A．在A和C时刻线圈处于中性面位置B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量最大C．从A～D时刻线圈转过的角度为2πD．若从O～D时刻历时0.02s，则在1s内交变电流的方向改变100次例5.如图1所示，在匀强磁场中，有一匝数为10匝的矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2中曲线a、b所示，则下列说法中不正确的是（）A．曲线a、b对应的线圈转速之比为2：3B．曲线a、b对应的t=6×10-2s时刻线圈平面均与中性面重合C．曲线b对应的t=0时刻穿过线圈磁通量为WbD．曲线b对应的交变电动势有效值为10V例6.图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表．线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是（）A．电流表的示数为10 AB．线圈转动的角速度为100πrad/sC．0.01s时线圈平面与磁场方向平行D．0.02s时电阻R中电流的方向自右向左例7.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s，交流电动势的大小为___V。

教科版高中物理选修3-2学案：第二章交变电流6变压器(1)(1)[学习目标定位] 1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理.2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题.3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系．1．当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感．利用互感现象，可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈．2．电流在一段电路上做功的功率P等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积，即P＝UI.一、变压器的结构与原理1．变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两组线圈组成的，与交流电源连接的线圈叫原线圈，也叫初级线圈，与负载连接的线圈叫副线圈，也叫次级线圈．2．变压器的原、副线圈并不相连，电能从原线圈通过磁场传输给副线圈．二、变压器的电压与匝数的关系理想变压器原、副线圈两端的电压跟它们的匝数成正比，即＝.三、电流与匝数的关系理想变压器原、副线圈中的电流I1、I2与它们的匝数n1、n2的关系：＝.四、电压互感器和电流互感器1．电压互感器是一种降压变压器，它的初级并联在高压交流线路上，次级则与交流电压表相连．2．电流互感器是一种升压变压器，它的原线圈串联在被测交流电路中，副线圈与交流电流表相连.一、变压器的原理及电压与匝数的关系[问题设计]把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈通过开关连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上(如图1所示)．图1(1)小灯泡能发光吗？为什么？(2)若小灯泡发光，那么小灯泡两端电压与什么因素有关？(3)若将原线圈接到恒定的直流电源上，小灯泡亮不亮？分析讨论小灯泡亮或不亮的原因．答案(1)能发光，当左边线圈加上交变电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在左、右线圈中都要产生感应电动势，右线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光．(2)左、右线圈中每一圈上磁通量的变化率都相同，若左边匝数为n1，则E1＝n1；若右边匝数为n2，则E2＝n2，故有＝；若忽略左边线圈的电阻，则有E1＝E电源，这样看来小灯泡两端电压与左侧交流电源电动势及两线圈匝数比都有关系．(3)不亮．原线圈接到恒定直流电源上，通过原线圈的电流的大小、方向均不变，它产生的磁场通过副线圈的磁通量不变，因此在副线圈中不会产生感应电动势，副线圈两端没有电压，所以小灯泡不亮．这种现象说明，变压器不能改变恒定电流的电压．[要点提炼] 1．互感现象是变压器的工作基础．因此变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用．(后两空填“变化”或“恒定”)2．变压器不能(填“能”或“不能”)改变交变电流的频率．3．变压器中的电压关系：(1)只有一个副线圈：＝.(2)有多个副线圈：＝＝＝……4．原、副线圈的地位(1)原线圈在其所处回路中充当负载．(2)副线圈在其所处回路中充当电源．二、理想变压器中的功率关系及电流关系[问题设计] 1．什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？答案理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗．所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出．2．若只有一个副线圈，原、副线圈中的电流与匝数有什么关系？答案由能量守恒定律，有P入＝P出，即U1I1＝U2I2.。