交变电流与变压器教案。
一、概念。1、交变电流：大小和方向随时间变化的电流叫交变电流，常见的交流电如下。
二、交流电的产生。
当线圈与中性面重合时，磁通量φ最大，感应电动势最小，磁力矩最小。
当线圈与中性面垂直时，磁通量φ最小，感应电动势最大，磁力矩最大。
问题1：请你画出φ、i 随时间t变化的图像。
问题2：已知线圈在磁场中运动时电压、电流的瞬时值分别为e、εm，若此时外电阻为r，电动机内阻为r，请写出外电路中电流i，电压u的表达式。
三、描述交流电的物理量
在稳恒电流里用两个物理量（i、u）就能描述电路的情况，但在交流电路里，由于电流的大小、方向都在随时间做周期性的变化，所以要描述它们的物理量就要多一些。
1、最大值（im、um）
指在一周期内所能达到的最大值 εm=nbωs， 电容器的耐压值应超过交流电压的最大值，才不会被击穿
2、周期和频率
1）周期t：交流电完成一次周期性变化所需要的时间。即：线圈转动一周
2）频率f： 即每秒的转数—n
3）角速度
3、有效值u、i（不是平均值）
表示交流电产生的效果。电流的效应有热效应、化学效应、磁效应等。交流电的有效值是根据交流电的热效应来规定的。
对交流电来说，有意义的不是其在某一瞬间的瞬时功率，而是它在一个周期内的平均功率。如50hz供电的灯泡，虽然其瞬时功率不断变化，但我们感觉不到其亮度的变化，其亮度取决于其平均功率。
（1）定义：让交流电和稳恒电流通过相同的电阻，如果在相同的时间内产生的热量相等，则这个稳恒电流的数值就为该交流电的有效值。
（2）正弦交流电的有效值。
问题：推导交流电中有效值与最大值的关系。
例1、如图表示一交流电随时间变化的图象，此交流电的有效值为：
a、3.5a b、3.5 c、 d、5a
例2、将正弦交流电经过整流器处理后，得到的电流波形刚好去掉了半周，如图所示，它的有效值是。
a、2a b、 c、 d、1a
例3、如图所示，边长为10cm的正方形线圈绕垂直磁感线的oo'轴以转/秒的转速匀速转动，磁场磁感应强度b=0.1t，线圈匝数为n=100，电阻r=1ω线圈分别接在两个定于oo'轴上且彼此绝缘的金属滑环上，外电路接有r=9ω的电阻，并接有一只理想交流电压表。求：
1）若从线圈从中性面位置开始计时，写出线圈中交变电动势的瞬时值的表达式
2）电压表和电流表的读数
3）线圈从图示位置转过90°的过程中，通过线圈截面的电量为多少？
注：交流电的平均值是交流电对时间的平均值，凡是利用公式i=δq/δt及法拉第电磁感应定律ε=nδφ/t求出的i、ε均为平均值，要注意区分有效值与平均值两个概念的使用范围：求电功、电功率、焦耳热等物理量，通常要用有效值来计算；求一段时间内通过导体横截面的电量δq、穿过线圈平面磁通量的变化量δφ，则应该用平均值来计算；求电容器的耐压值时，则应根据峰值。
巩固提高：1、交流发电机的线圈在匀强磁场中转动一周的时间内：（
a、感应电流的方向改变两次。
b、线圈内穿过磁通量最大的时刻，电流达到最大。
c、线圈内穿过磁通量为零的时刻，电流达到最大。
d、线圈内电流有两次达到最大。
2、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的电动势为e=εmsinωt。线圈电阻为r，若将线圈的边长和转速都加倍，其他条件不变，则产生的电动势和电流为：（
a、e=8εmsinωt， b、e=4εmsinωt，
c、e=8εmsin2ωt， d、e=4εmsin2ωt，
3、如图所示，长直导线中通有交流电i=imsinωt，设电流由m向n为正。矩形线圈abcd与mn在同一平面内。在到的时间内，线圈中的感应电流是：（
a、沿abcda方向，逐渐增大 b、沿abcda方向，逐渐减小
c、沿adcba方向，逐渐增大 d、沿adcba方向，逐渐减小
4、某正弦交流电通过一阻值为50ω的电阻所产生的热量，与一电流强度为2a的稳恒直流电，在相同的时间内，通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则：（
a、此交流电的电流强度的有效值为2a，最大值为 a b、此交流电的电流强度的有效值为 a，最大值为4a
c、该电阻两端的电压有效值为100v，最大值为 v d、该电阻两端的电压有效值为 v，最大值为200v
5、当交流发电机的线圈平面与磁感线成60°角时，交流电的瞬时值为1a，则该交流电的有效值为：（
a、1a b、 a c、 a d、2a
6、如图2所示，边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为b的匀强磁场中，以oo'边为轴匀速转动，角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为r，求：
（1）线圈从图示位置转过的过程中产生的热量q。
（2）线圈从图示位置转过的过程中通过线圈某截面的电量q。
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