高考物理一轮复习第11章第1节交变电流的产生及描述教学案新人教版

高考物理一轮复习第11章第1节交变电流的产生及描述教学案新

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知识点一| 交变电流的产生

1．产生

如图所示，将闭合线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。

2．交变电流

(1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流。

(2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。

3．正弦式交变电流

(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。

(2)函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)

①电动势e随时间变化的规律：e＝E m sin ωt。

②负载两端电压u随时间变化的规律：u＝U m sin_ωt。

③电流i随时间变化的规律：i＝I m sin_ωt。

其中ω等于线圈转动的角速度，E m＝nBl1l2ω＝nBSω。

(3)图象(如图所示)

甲乙丙

[判断正误]

(1)交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化。(√)

(2)大小变化而方向不变的电流也叫交变电流。(×)

(3)线圈经过中性面时产生的感应电动势最大。(×)

1．(2019·唐山模拟)图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和

电刷与R ＝10 Ω的电阻连接，与电阻R 并联的交流电压表为理想电表，示数是10 V 。图乙是穿过矩形线圈磁通量Φ随时间t 变化的图象。则下列说法正确的是( )

甲 乙

A ．电阻R 的电功率为20 W

B ．0.02 s 时R 两端的电压瞬时值为零

C ．R 两端的电压随时间变化的规律是u ＝14.1cos 100πt (V)

D ．通过R 的电流随时间变化的规律是i ＝cos 50πt (A)

C [电阻R 的电功率P ＝U 2

R ＝10 W ，A 项错误；0.02 s 时穿过线圈的磁通量变化率最大，

R 两端的电压瞬时值最大，B 项错误；R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝14.1cos

100πt (V)，通过R 的电流随时间变化的规律是i ＝1.41cos 100πt (A)，C 项正确，D 项错误。]

2.(多选)如图所示，图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如图线b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( )

A ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零

B ．线圈先后两次转速之比为3∶2

C ．交流电a 的瞬时值表达式为u ＝10sin 5πt V

D ．交流电b 的最大值为20

3

V

BCD [在图中t ＝0时刻，感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，A 错误；a 的周期为0.4 s ，b 的周期为0.6 s ，转速与周期成反比，所以转速之比为3∶2，B 正确；交流电的

瞬时值表达式为u ＝U m sin ωt ，所以a 的瞬时值表达式为u ＝10sin ? ??

??2π0.4t V ＝10sin 5πt V ，C 正确；由U m ＝NBSω，可知角速度变为原为的23，则最大值变为原来的2

3，交流电b 的最大值

为20

3

V ，D 正确。] [考法指导]

1．正弦式交变电流的变化规律(线圈从中性面位置开始计时)

物理量

函数

图象

磁通量 Φ＝Φm cos ωt ＝BS cos ωt

电动势 e ＝E m sin ωt ＝nBSωsin ωt

电压

u ＝U m sin ωt ＝RE m

R ＋r sin ωt

电流 i ＝I m sin ωt ＝

E m

R ＋r

sin ωt

2．两个特殊位置的特点

(1)线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦ

Δt ＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生

改变。

(2)线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦ

Δt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改

变。

知识点二| 描述交变电流的物理量

1．周期和频率

(1)周期T ：交变电流完成一次周期性变化(线圈转动一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式为T ＝2π

ω

。

(2)频率f ：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)。 (3)周期和频率的关系：T ＝1f 或f ＝1

T

。

2．交变电流的“四值”

(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。 (2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值。

(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫作交变电流的有效值。对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关系为：E ＝

E m

2，U ＝U m 2，I ＝I m

2

。 (4)平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值，其数值可以用E ＝n

ΔΦ

Δt

计算。

[判断正误]

(1)在一个周期内，正弦式电流的方向改变两次。(√)

(2)

最大值和有效值之间的2倍关系只适用于正弦(余弦)式电流。(√)

(3)交流电压表及交流电流表的读数均为峰值。(×)

对交变电流“四值”的比较和理解

物理量表达式适用情况及说明

瞬时值e＝E m sin ωt

u＝U m sin ωt

i＝I m sin ωt

计算线圈某时刻的受力情况

最大值(峰值)E m＝nBSω

I m＝

E m

R＋r

讨论电容器的击穿电压

有效值对正(余)弦交流电

有：E＝

E m

2

U＝

U m

2

I＝

I m

2

(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功

率、电热等)

(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值

(3)保险丝的熔断电流为有效值

(4)电表的读数为有效值

平均值E＝BL v

E＝n

ΔΦ

Δt

I＝

E

R＋r

计算通过导线横截面积的电荷量

1．(2019·福州质检)某交流电源电动势随时间变化的规律如图所示，现用该电源对标称值为“5 V 10 W”的电动机供电，电源内阻不计，下列说法正确的是( )

A．电动机的内阻为2.5 Ω

B．电动机的发热功率为10 W

C．通过电动机的电流为2 A

D．通过电动机的电流为2 2 A

C[由题图知该电源电动势最大值E m＝5 2 V，则有效值E＝5 V，

通过电动机的电流I＝

10

5

A＝2 A，电动机是非纯电阻元件，电动机内

阻r<

5

2

Ω＝2.5 Ω，电动机的发热功率P热＝I2r

D三项错误，C项正确。]

2．一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示。则Q方∶Q正等于( )

A．1∶ 2 B．2∶1

C．1∶2 D．2∶1

D[根据交变电流有效值的定义及焦耳定律可得：Q方＝

u20

R

·

T

2

＋

u20

R

·

T

2

＝

u20

R

T，Q正＝

?

?

?

?

?

u0

2

2

R

T ＝

1

2

·

u20

R

T，故

Q方

Q正

＝

2

1

，选项D正确。]

3.(多选)(2016·全国卷Ⅲ)如图，M为半圆形导线框，圆心为O M；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为O N；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线O M O N的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过O M和O N的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则( )

A．两导线框中均会产生正弦交流电

B．两导线框中感应电流的周期都等于T

C．在t＝

T

8

时，两导线框中产生的感应电动势相等

D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等

BC[两导线框匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项A错误；导线框的

转动周期为T ，则感应电流的周期也为T ，选项B 正确；在t ＝T

8时，切割磁感线的有效长度相

同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项C 正确；M 导线框中一直有感应电流，N 导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值不相等，选项D 错误。]

[考法指导]

1．正弦式交流电有效值的求解 利用I ＝

I m

2

，U ＝

U m

2，E ＝E m

2

计算。 2．非正弦式交流电有效值的求解

交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算。注意“三同”：即“相同电阻”“相同时间”内产生“相同热量”。计算时“相同时间”要取周期的整数倍，一般取一个周期。

4．(多选)如图甲所示，标有“220 V 40 W”字样的电灯和标有“20 μF 300 V”字样的电容器并联接到交流电源上，为交流电压表。交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开

关，下列判断正确的是( )

甲 乙

A ．t ＝T

2时刻，交流电压表的示数为零

B ．电灯恰正常发光

C ．电容器有可能被击穿

D ．交流电压表的示数保持110 2 V 不变

BC [交流电压表的示数应是电压的有效值220 V ，故A 、D 错；电压的有效值恰等于电灯的额定电压，电灯正常发光，B 对；电压的峰值220 2 V≈311 V，大于电容器的耐压值，故有可能被击穿，C 对。]

5.(多选)如图所示，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 ，下列判断正确的是( )

A ．电压表的读数为

NBSωR

2R ＋r

B ．当线圈由图示位置转过30°的过程中，通过电阻R 的电荷量为

NBS

2

R ＋r

C ．在线圈转过一周的过程中，电阻R 上产生的焦耳热为N 2B 2S 2ωR π

4R ＋r

2

D ．当线圈由图示位置转过30°时，通过电阻R 的电流为

NBSω

2R ＋r

AD [电动势的最大值E m ＝NBSω，有效值E ＝E m

2

＝

NBSω

2

，电压表的示数为路端电压的有

效值，解得U ＝

R

R ＋r E ＝NBSωR 2R ＋r

，A 正确；线圈转过30°的过程中，通过电阻R 的电荷量q ＝N ΔΦ

R ＋r

＝

N BS －BS sin 60°

R ＋r

＝

?

?

???1－32NBS

R ＋r

，B 错误；在线圈转过一周的时间内电阻R 上产生的热量

Q ＝U 2R ·2πω＝N 2B 2S 2ωR πR ＋r 2，C 错误；电流的最大值为I m ＝

E m R ＋r ＝NBSω

R ＋r

，电流的瞬时值表达式为i ＝I m sin ωt ，从图示位置转过30°时，ωt ＝π6，此时的电流为i ＝I m 2＝NBSω2R ＋r ，D 正确。]

交变电流的产生和描述(含答案)

第1课时交变电流的产生和描述 导学目标 1.能掌握交变电流的产生和描述，会写出交变电流的瞬时值表达式.2.能认识交变电流的图象和进行有效值、最大值的计算． 一、交变电流的产生和变化规律 [基础导引] 关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，以下说法中正确的是() A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，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．线圈在中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化率为零 D．线圈在与中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应电动势最大 [知识梳理] 1．交变电流 大小和方向都随时间做__________变化的电流．如图1(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图(a)所示． 图1

2．正弦交流电的产生和变化规律 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕________________方向的轴匀速转动． (2)中性面：①定义：与磁场方向________的平面． ②特点：a.线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量________，磁通量的变化率为______，感应电动势为______．b.线圈转动一周，________经过中性面．线圈每经过____________一次，电流的方向就改变一次． (3)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为__________曲线．如图1(a)所示． 思考：由正弦交流电的图象可以得出哪些物理量？ 二、描述交变电流的物理量 [基础导引] 我们日常生活用电的交变电压是e ＝2202sin 100πt V ，它是由矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的，则下列说法正确的是________． ①交流电的频率是50 Hz ②交流电压的有效值是220 V ③当t ＝0时，线圈平面恰好与中性面平行 ④当t ＝1 50 s 时，e 有最大值220 2 V ⑤电流每秒方向改变50次 [知识梳理] 1．周期和频率 (1)周期T ：交变电流完成________________变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒 (s)．公式：T ＝2π ω. (2)频率f ：交变电流在1 s 内完成周期性变化的________，单位是赫兹(Hz)． (3)周期和频率的关系：T ＝________或f ＝________. 2．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值 (1)瞬时值：交变电流某一________的值，是时间的函数． (2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的________． (3)有效值：让交流与恒定电流分别通过________的电阻，如果它们在交流的一个周期内产生的________相等，则这个恒定电流I 、恒定电压U 就是这个交流的__________． (4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系 I ＝____________，U ＝____________，E ＝____________. (5)平均值：是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值. 考点一 正弦交流电的变化规律 考点解读

2014届高考物理一轮复习交变电流的产生和描述学案

交变电流的产生和描述 1．交变电流：和都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电．交变电流的图象如图所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电，如图（a）所示． 2．正弦交流电的产生：在匀强磁场里，线圈绕磁场方向的轴匀速转动． ⑴中性面：与磁场方向的平面 ⑵中性面与峰值面的比较： 比较项中性面峰值面 位置线圈平面与磁场方向线圈平面与磁场方向 磁通量零 磁通量的变化率0 感应电动势0 电流方向 3．正弦交变电流的函数表达式、描述交变电流的物理量： ⑴周期和频率：交变电流完成一次周期性变化（线圈转一周）所需的时间叫做周期，T= ，单 位是秒（s）；交变电流在1 s内完成周期性变化的次数叫做频率，f= ，单位是赫兹（Hz）． ⑵正弦式交变电流的函数表达式（线圈在中性面位置开始计时）：①电动势e随时间变化的规律e= E m sinωt．②负载两端的电压u随时间变化的规律u = U m sinωt．③电流i随时间变化的规律 i = I m sinωt．其中ω等于线圈转动的角速度，E m = nBSω． 4．交变电流的瞬时值、峰值、有效值：①瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数．②峰值：交变电流（电流、电压或电动势）所能达到的最大的值，也叫最大值．③有效值：跟交变电流的等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值．对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：E = E m，U = U m，I = I m． 5．电感和电容对交变电流的影响： ⑴电感对交变电流的阻碍作用：电感线圈对交变电流有作用，电感对交变电流的阻碍作用的大 小用感抗表示，线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，阻碍作用越大，感抗也就越大． ⑵电容器对交变电流的阻碍作用：交变电流能够“通过”电容器，电容器对交变电流有作用， 电容器对交变电流的阻碍作用用容抗表示．电容器的电容越大．电容器对交变电流的阻碍作用就越小，也就是说，电容器的容抗就越小，电容器在交流电路中起的作用是通，隔，通________、阻． 二．思考与练习思维启动 1．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，以下说法中正确的是（）A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，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．线圈在中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化率为零 D．线圈在与中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应电动势最大 2．一个单匝矩形线框的面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n转/秒，则（）A．线框交变电动势的最大值为nπBS B．线框交变电动势的有效值为2nπBS C．从开始转动经过1/4周期，线框中的平均感应电动势为2nBS D．感应电动势瞬时值为e = 2nπBS sin2nπt 3．如图所示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯1变亮，灯2变暗，灯3不变，则M、N、L中所 接元件可能是（）A．M为电阻，N为电容器，L为电感线圈 B．M为电感线圈，N为电容器，L为电阻 C．M为电容器，N为电感线圈，L为电阻 D．M为电阻，N为电感线圈，L为电容器 三．考点分类探讨典型问题 〖考点1〗正弦交变电流的产生及变化规律 【例1】图甲所示是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示．已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．（只考虑单匝线圈） ⑴线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式； ⑵线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感 应电动势e2的表达式； ⑶若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热．（其它电阻均不计） 【变式跟踪1】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 = (BSω/R) cosωt B．线圈中电流的有效值为I = BSω/R C．线圈中电流的有效值为I = 2BSω/2R D．线圈中消耗的电功率为P = (BSω)2/2R 〖考点2〗交变电流的图象 【例2】在匀强磁场中，一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则（）A．t = 0.005 s时线框的磁通量变化率为零 B．t = 0.01 s时线框平面与中性面重合 C．线框产生的交变电动势有效值为311 V D．线框产生的交变电动势频率为100 Hz

高考物理电磁学知识点之交变电流单元汇编含答案(6)

高考物理电磁学知识点之交变电流单元汇编含答案(6) 一、选择题 1．如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r =1.0Ω，外接R =9.0Ω的电阻。闭合开关S ，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e =10 sin10πt （V ），则（ ） A ．该交变电流的频率为10Hz B ．该电动势的有效值为10 V C ．外接电阻R 所消耗的电功率为9W D ．电路中理想交流电流表的示数为 A 2．如图所示，一理想变压器，左右两边接有额定电压均为U 的4盏完全相同的灯泡（额定功率为P ）左端接在一电压恒为U o 的交流电源两端。此4盏灯刚好正常发光。下列说法中正确的是（ ） A ．该变压器的原副线圈匝数比为1∶3 B ．此时交流电源输出的功率为3P C ．U o =4U D ．如果灯L 2突然烧断，L 1将变亮，而其余2盏将变暗 3．在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则 ( ) A ．t ＝0.005s 时线圈平面与磁场方向平行 B ．t ＝0.010s 时线圈的磁通量变化率最大 C ．线圈产生的交变电动势频率为100Hz D ．线圈产生的交变电动势有效值为311V 4．如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为12:55:1n n =，原线圈接入电压 2202u tV π=的交流电源，图中电表均为理想电表，闭合开关后，当滑动变阻器 的滑动触头P 从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是（ ）

t 时，电压表的示数为0 A．副线圈中交变电流的频率为100Hz B．0 C．电流表的示数先变小后变大D．电流表的示数先变大后变小 5．如图所示，两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为，则图（a）中L1的功率和图（b）中L1的功率分别为( ) A．P、P B．9P、C．、9P D．、9P 6．如图甲所示为一理想变压器，原、副线圈匝数比为22∶1，两个标有“10 V,5 W”的小灯泡并联在副线圈的两端．原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图乙所示，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)。则下列说法正确的是 () A．经过1 min原线圈的输出电能为6×102 J B．由于电压过高小灯泡会被烧坏 C．电压表的示数为 2202 V D．电流表的示数为 2 A 7．如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则 A．U=110V，I=0.2A B．U=110V，I=0.05A

交变电流的产生和描述

[高考命题解读]

第1讲 交变电流的产生和描述 一、正弦式交变电流 1.产生 线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动. 2.两个特殊位置的特点 (1)线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦ Δt ＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变. (2)线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦ Δt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变. 3.电流方向的改变 一个周期内线圈中电流的方向改变两次. 4.交变电动势的最大值 E m ＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关. 5.交变电动势随时间的变化规律 e ＝nBSωsin ωt .

自测 1 (多选)关于中性面，下列说法正确的是 ( ) A.线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零 B.线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大 C.线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次 D.线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次 答案 AC 二、描述交变电流的物理量 1.周期和频率 (1)周期T ：交变电流完成1次周期性变化所需要的时间，单位是秒(s).表达式为T ＝2πω＝1 n (n 为转速). (2)频率f ：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz).

(3)周期和频率的关系：T ＝1f 或f ＝1 T . 2.交变电流的瞬时值、最大值、有效值和平均值 (1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数. (2)最大值：交变电流或电压所能达到的最大的值. (3)有效值：让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就可以把恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值. (4)正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系 I ＝ I m 2，U ＝U m 2，E ＝E m 2 . (5)交变电流的平均值： E ＝n ΔΦΔt ，I ＝n ΔΦ(R ＋r )Δt . 自测 2 (多选)图1甲为交流发电机的原理图，正

第一节 交变电流

高中人教版物理 第一节 交变电流 教学目标： 1．理解交变电流的产生原理 2．掌握交变电流的变化规律及表示方法 3．理解交流电的瞬时值，最大值及中性面的概念 4．培养观察能力、空间想象能力以及立体图转化为平面图形的能力 教学重点：交变电流产生的物理过程分析 教学难点：交变电流的变化规律及应用 教学方法：启发 引导 讲授 教学用具：发动机模型 教学过程： （一）引入新课 （二）新课教学 1.交变电流 恒定电流：大小和方向都不随时间而改变的电流。 交变电流：方向随时间周期性变化的电流。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.交变电流的产生 演示实验：手摇发电机使小灯泡发亮 课件观察交变电流的产生。

结论： （1）．线圈转动过程中电流的大小做周期性变化，中性面位置（B ⊥S ）最小，与中性面垂直的位置（B ∥S ）最大。 （2）．线圈每经中性面一次，感应电流方向改变一次，线圈转动一周，感应电流方向改变两次。 3.交变电流的变化规律 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BLVSin ωt ，整个线圈中产生的瞬时电动势大小为：e=2BLVSin ωt ，又V=2 L ω'，有： 22L e BL sin t B Ssin t ωωωω'=?= 令E m =B ωS 有：sin m e E t ω=sin m e E t ω=（E m 为最大值） 若电路总电阻为R ，则瞬时电流为： m sin I sin m E e i t t R R ωω=== 同理可得电路的某段电压的瞬时值。 sin m u U t ω= 结论：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电流是按正弦规律变化的，这种交变电流叫正弦交流电。 4.交变电流的图象 （1）．正弦交流电图象（可用示波器观察到）

交变电流的产生和变化规律

教学内容：交变电流的产生和变化规律 【课前复习】 会做了，学习新课才能有保障 1．方向不随时间而改变的电流叫做________，方向和强弱都不随时间而改变的电流叫做________，方向随时间而改变的电流叫做________． 2．闭合电路的一部分导体切割磁感线时，电路中会产生________． 3．示波器是一种常用的电子仪器，是用来直接观察__________________情况的． 4．数学上正弦函数的表达式为________． 5．部分电路的欧姆定律的表达式为________． 答案：1．直流，恒定电流，交变电流 2．感应电流 3．电信号随时间变化 4．x＝A sinθ U 5．I＝ R 先看书，再来做一做 1．________和________都随时间做________变化的电流叫交变电流，其中按________变化的交流电叫正弦交变电流． 2．矩形线圈在匀强磁场中，绕_____________的轴匀速转动时，线圈中就产生了交变电流． 3．正弦式电流瞬时值的表达式，电流：________；电压：________；电动势：________．4．交流发电机的基本组成部分是________和________．交流发电机分为________和________． 【学习目标】 1．理解交变电流的产生原理，掌握交变电流的变化规律． 2．知道正弦式电流的图象． 3．知道交流发电机的构造和分类． 【基础知识精讲】 课文全解 一、交变电流 1．定义：大小和方向随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流． 说明：方向随时间周期性变化是交变电流的最重要的特征．如图17－1－1中A、B、C 均为交变电流，而D就不是交变电流，因为D中电流方向不随时间改变． 图17－1－1

高考物理电磁交变电流知识点总结

2019年高考物理电磁交变电流知识点总结物理的学习不是呆板的，而是灵活的，如果一味地埋头苦学而不知道去思考总结，那么结果往往是付出与收获不成正比。以下是电磁学和交变电流方面的重要结论。 1.若一条直线上有三个点电荷，因相互作用而平衡，其电性及电荷量的定性分布为“两同夹一异，两大夹一小”。 2.匀强电场中，任意两点连线中点的电势等于这两点的电势的平均值。在任意方向上电势差与距离成正比。 3.正电荷在电势越高的地方，电势能越大，负电荷在电势越高的地方，电势能越小。 4.电容器充电后和电源断开，仅改变板间的距离时，场强不变。 5.两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，异向电流相互排斥；两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。 6.带电粒子在磁场中仅受洛伦兹力时做圆周运动的周期与粒子的速率、半径无关，仅与粒子的质量、电荷和磁感应强度有关。 7.带电粒子在有界磁场中做圆周运动 （1）速度偏转角等于扫过的圆心角。 （2）几个出射方向 ①粒子从某一直线边界射入磁场后又从该边界飞出时，

速度与边界的夹角相等。 ②在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出——对称性。 ③刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中的轨 迹与边界相切。 （3）运动的时间：轨迹对应的圆心角越大，带电粒子在磁场中的运动时间就越长，与粒子速度的大小无关。 8.速度选择器模型：带电粒子以速度v射入正交的电场和磁场区域时，当电场力和磁场力方向相反且满足v=E/B时，带电粒子做匀速直线运动（被选择）与带电粒子的带电量大小、正负无关，但改变v、B、E中的任意一个量时，粒子将发生偏转。 9.回旋加速器 （1）为了使粒子在加速器中不断被加速，加速电场的周期必须等于回旋周期。 （2）粒子做匀速圆周运动的最大半径等于D形盒的半径。 （3）在粒子的质量、电量确定的情况下，粒子所能达到的最大动能只与D形盒的半径和磁感应强度有关，与加速器的电压无关（电压只决定了回旋次数）。 （4）将带电粒子：在两盒之间的运动首尾相连起来是一个初速度为零的匀加速直线运动，带电粒子每经过电场加

第五章第一节交变电流

交变电流 第一节交变电流 ［学习目标］1.会观察电流(或电压)的波形图，理解交变电流和直流的概念. 2.理解交 变电流的产生过程，会分析电动势和电流方向的变化规律. 3.知道交变电流的变化 规律及 表示方法，知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义. 侦习导学新知探究 ［学生用书P 40］ 一、交变电流和交变电流的产生 (阅读教材第31页第1段至第32页第3段) 1. 交变电流 (1) 交变电流的定义：大小和方向都随时间周期性变化的电流，简称交流 . (2) 直流：方向不随时间变化的电流. 2. 交变电流的产生 (1) 典型模型 在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是交变电流. 如图所示. (2)中性面：线圈在磁场中转动过程中，线圈平面与磁场垂直时所在的平面. I 拓展延伸？ -------------------------------------- (解疑难) △① 1. 中性面的特点：磁通量 ①最大，磁通量的变化率 W = 0,瞬时感应电动势 时感应电流i= 0，电流的方向将发生改变. 2. 垂直中性面的垂面特点：磁通量 ①二0，磁通量的变化率 瞬时感应电流最大. 更抄1.(1)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流. (2) 当线圈中的磁通量最大时，产生的电流也最大. (3) 当线圈平面与磁场垂直时，线圈中没有电流. 提示：(1)X (2) X (3) V 二、交变电流的变化规律 (阅读教材第32页第4段至第33页第1段) 第五章交变电流 第五章 梳理基础释疑解难 实验装置 e= 0,瞬 晋最大，瞬时感应电动势、

1. 正弦式交变电流的定义： 按正弦规律变化的交变电流叫做正弦 式交变电流，简称正 弦式电流. 2. 正弦式交变电流的表达式 瞬时电动势：e= E m sin o t 瞬时电压：u = U m sin o t 瞬时电流：i = I m sin o t 式中E m 、U m 、I m 分别表示电动势、电压、电流的峰彳 _______ I 拓展延伸？ -------------------------------------- （解疑难） 1?峰值表达式 E m = NBSo = N ① m O E m I m =RTr. 2. 从两个特殊位置开始计时瞬时值的表达式 亟‘抄2.（1）在匀强磁场中线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中，某些特殊时段, 可能感应电动势和磁通量同时变大. （ ） ⑵表达式为e= E m Sin wt 勺交变电流为正弦式交变电流， 表达式为e= E m Sin o t 的交 变电流也是正弦式交变电流. （ ） （3）线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流，峰值越大，则瞬时 值也越大.（ ） 提示：（1）X （2） V （3） X 多维谦?准題细通羌 交变电流的产生过程 [学生用书P 41] 本类问题主要从中性面和它的垂直面两个位置的磁通量、 势大小和感应电流的方向等几个方面进行考查. （自选例题，启迪思维） 1. 矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流, 正确的是（ ） 磁通量的变化率、感应电动 下列说法

交变电流的产生与描述

交变电流的产生与描述 一、交变电流的产生和变化规律 1、 交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。 2、 正弦式电流；随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流，正弦式电流的图象是正弦曲线，我国市用的交变电流都是正弦式电流 3、中性面：中性面的特点是，线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零；线圈经过中性面时，内部的电流方向要发生改变。 4、正弦式交流电的产生和变化规律 （1）产生过程 （2）规律 函数形式：N 匝面积为S 的线圈以角速率ω转动，从某次经过中性面开始计时，则e=NBSωsinωt ，用Em 表示峰值NBSω，则t E e m ωsin =，电流t i R E R e m ωsin = = 。 二、 描述交变电流的物理量 1、周期和频率 交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量。 （1）周期T ：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒（S ），周期越大，交变电流变化越慢，在一个周期内，交变电流的方向变化2次。 （2）频率f:交变电流在1s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号为Hz ，频率越大，交变电流变化越快。 （3）关系： π ω 21= =T f 2、瞬时值、最大值、有效值和平均值 （1）感应电动势瞬时值表达式：(在计算通电导体或线圈所受的安培力时，应用瞬时值。) 若从中性面开始，感应电动势的瞬时值表达式：t e e m ωsin =（伏）。 感应电流瞬时值表达式： t I i m ωsin ·=（安） 若从线圈平面与磁力线平行开始计时，则感应电动势瞬时值表达式为：t e m ωεcos ·=（伏）。 感应电流瞬时值表达式： t I i m ωcos ·=（安）

10.1交变电流的产生和描述

课题1 交变电流的产生和描述 知识与技能目标： 1、熟悉交变电流产生的条件、特点以及其表达式； 2、掌握狡辩电流的峰值、瞬时值、有效值和平均值，及其应用特点。 〖导 学 过 程〗 知识点回顾 一、交变电流、交变电流的图像 1.交变电流 和 都随时间做周期性变化的电流。 2.正弦式交变电流的产生和图像 （1）产生：在匀强磁场里，线圈绕 磁场方向的轴匀速转动。 （2）两个特殊位置的特点 I.线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ ，ΔΦ Δt ＝ ，e ＝ ，i ＝ ，电流方向 . II.线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝ ，ΔΦ Δt ，e ，i ，电流方向 . （3）电流方向的改变：一个周期内线圈中电流的方向改变 次. （4）交变电动势的最大值：E m ＝ ，与转轴位置无关，与线圈形状无关. （5）交变电动势随时间的变化规律：e ＝ .（从中性面位置开始计时） （6）图像：线圈从中性面位置开始计时，如图甲、乙、丙所示。 二、正弦式交变电流的函数表达式、峰值和有效值 1.周期和频率 (1)周期(T )：交变电流完成 变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T ＝ 。 (2)频率(f )：交变电流在1 s 内完成周期性变化的 。单位是赫兹(Hz)。 (3)周期和频率的关系：T ＝ 或f ＝ 。 2.交变电流的瞬时值、峰值和有效值

新授： 一、正弦交变电流的产生及变化规律 1.交流电产生过程中的两个特殊位置 2.正弦式交变电流的变化规律 磁通量：Φ＝Φm cos ωt ；电动势：e ＝E m sin ωt ；电流：i ＝I m sin ωt 。 【例1】如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线OO ′与磁感线垂直。已知匀强磁场的磁感应强度B ＝1 T ，线圈所围面积S ＝0.1 m 2，转速12 r/min 。若从中性面开始计时，则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为( ) A.e ＝12πsin 120t (V) B.e ＝24πsin 120πt (V) C.e ＝0.04πsin 0.4πt (V) D.e ＝0.4πcos 2πt (V)

高考物理大复习交变电流试题

第10章交变电流 1．在图所示电路中，A是熔断电流I0＝2 A 的保险丝，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( ) A．110 2 Ω B．110 Ω C．220 Ω D．220 2 Ω 解析U＝220 V，R min＝U I0＝ 220 2 Ω＝110 Ω。 答案 B 2．线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如图所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是( ) A．磁通量和感应电动势都在变大 B．磁通量和感应电动势都在变小 C．磁通量在变小，感应电动势在变大 D．磁通量在变大，感应电动势在变小 解析由题图可知，Φ＝Φm cos θ，e＝E m sin θ，所以磁通量变大，感应电动势变小。 答案 D 3．(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e＝50sin 100πt(V)。对此电动势，下列表述正确的是( ) A．最大值是50 2 V B．频率是100 Hz C．有效值是25 2 V D．周期是0.02 s 解析从中性面开始计时，交变电动势的表达式为e＝E m sin ωt，因e＝50sin 100πt(V)，所以最大值E m＝50 V，A错误；由ω＝2πf＝100π rad/s得f＝50 Hz，B错误；有效值E ＝E m 2 ＝25 2 V，C正确；T＝ 1 f ＝0.02 s，D正确。 答案CD 4．一矩形线框在匀强磁场内绕垂直于磁场的轴匀速转动的过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是( )

高中物理《交变电流的产生及描述》教学设计

用评价促进学生的学习、教师的教学 ——以高三一轮复习《交变电流的产生及描述》为例 【教学目标】 1、能够用切割和磁通量的变化率的两种观点推导线圈在磁场中转动产生感应电动势的规律。 2、能够用函数、图像、物理量不同途径对交变电流进行描述。 3、从热效应的角度说出交变电流有效值的物理意义，并且能够加以运用求出给定交变电流的有效值。 【课堂实录】 创设情境，引发回忆：用手摇发电机演示交流电的产生过程。模型建立，提供平面图。 教师用PPT 给出例题 例1．一交流电的产生原理如图说示，匀强 磁场的磁场强度为B ，矩形线圈以角速度ω 逆时针转动。线圈AB 边长为L 1，线圈AD 边长为L 2。线圈从中性面面转动开始计时， t 时刻线圈中的感应电动势为多大？（你可以用两种方法进行推导） （给学生足够的审题时间，先全体思考后提问学生） T ：t 时刻线圈的感应电动势选用哪个公式求解？还可以选用其他公式求解吗？ 提示：切割的观点：经时间t ，线圈转过的角度？哪两根导线切割磁感线，导线在该时刻的速度及切割速度分别为多少?每根导线切割磁感线产生的电动势为？两根导线上的电动势是累加还是抵消？ S ：选用动生切割表达式，关注速度垂直磁感线的分量。 T 磁通量的变化率的观点：t 时刻，线圈磁通量的表达式？0 →???Φ t t 即()t Φ对t A B C D

的求导。 S：磁通量变化率即对磁通量变化的求导，经老师提示修改为对磁通量的求导两学生黑板板演 S：评价前两位学生的推导 T：用PPT向学生展示“拓展研究”：两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、 方向始终与两边的运动方向垂直。 这种辐向磁场中线圈产生的感应电 动势和刚刚推导的感应电动势有什 么区别？ S：速度始终和磁场垂直，速度不需要再分解。 T：电动势的大小变化吗？ S：变化 教师纠正 继续对推导出的线圈的感应电动势的瞬时表达式进行研究。 T:如果线圈有N匝？如果以CD边为转轴？如果线圈是圆形？感应电动势瞬时表达式是什么形式呢？ S：在原有感应电动势的瞬时表达式上在乘以N，以CD边为转轴、线圈是个圆形感应电动势的表达式不变。 T：很好，教师引导学生说出判断的理由。 T：我们可以有哪些途径、方法对这样的交变电流进行描述？ S：函数、图像 T：用PPT打出下图函数图象 T：补充还可以用物理量进行描述，如最大值、频率、周期、有效值等 T：由图像说出感应电动势什么时候有最大值？

高考物理分类交变电流

2010年高考物理分类复习——交变电流 （09年天津卷） 9.（6分）（1）如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R 。 线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电 流的有效值I= 。线框从中性面开始转过2π的过程中，通过导线横截面的电荷量q= 。 答案：（1）R BS 22ω，R BS 解析：本题考查交变流电的产生和最大值、有效值、平均值的关系及交变电流中有关电荷量的计算等知识。 电动势的最大值ωBS E =m ，电动势的有效值2 m E E =，电流的有效值R BS R E I 22ω==；R BS R t t R t R E t I q =====?Φ???Φ??。 （09年广东物理）9．图为远距离高压输电的 示意图。关于远距离输电，下列表述正确的是 A ．增加输电导线的横截面积有利于减少输电 过程中的电能损失 B ．高压输电是通过减小输电电流来减小电路 的发热损耗 C ．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小 D ．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好 答案：ABD 解析：依据输电原理，电路中的功率损耗线R I P 2=?，而S L R ρ=线,增大输电线的横截面积，减小输电线的电阻，则能够减小输电线上的功率损耗，A 正确；由P=UI 来看在输送功率一定的情况下，输送电压U 越大，则输电电流越小，则功率损耗越小，B 正确；若输电电压一定，输送功率越大，则电流I 越大，电路中损耗的电功率越大，C 错误；输电电压并不是电压越高越好，因为电压越高，对于安全和技术的要求越高，因此并不是输电电压

3-2期末复习-交变电流的产生和描述

基础课1交变电流的产生和描述 一、选择题(1～6题为单项选择题，7～11题为多项选择题) 1．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电流的图象如图1所示，由图中信息可以判断() 图1 A．在A、C时刻线圈处于中性面位置 B．在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零 C．从A～D线圈转过的角度为2π D．若从O～D历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变了100次 解析由题中交变电流的图象可知，在A、C时刻产生的感应电流最大，对应的感应电动势最大，线圈处于垂直中性面的位置，选项A错误；在B、D 时刻感应电流为零，对应的感应电动势为零，即磁通量的变化率为零，此时 磁通量最大，选项B错误；从A～D，经历的时间为3 4周期，线圈转过的角度 为3 2π，选项C错误；若从O～D历时0.02 s，则交变电流的周期为0.02 s，而 一个周期内电流的方向改变两次，所以1 s内交变电流的方向改变了100次，选项D正确。 答案 D 2．(2017·山东潍坊市联考)现在的调光灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调控的。如图2所示为经过一个双向可控硅调节后加在电灯上的电压，即

在正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去。调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯上的电压，那么现在电灯上的电压为( ) 图2 A ．U m B.U m 2 C. 2U m 2 D.2U m 解析 由有效值的概念可得（ U m 2）2 R ·T 2＝U 2R T ，解得U ＝U m 2，选项B 正确。 答案 B 3．图3甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R ＝10 Ω连接，与电阻R 并联的交流电压表为理想电表，示数是10 V 。图乙是穿过矩形线圈磁通量Φ随时间t 变化的图象。则下列说法正确的是( ) 图3 A ．电阻R 上的电功率为20 W B ．0.02 s 时R 两端的电压瞬时值为零 C ．R 两端的电压随时间变化的规律是u ＝14.1 cos 100πt (V) D ．通过R 的电流随时间变化的规律是i ＝cos 50πt (A) 解析 电阻R 上的电功率为P ＝U 2 R ＝10 W ，选项A 错误；0.02 s 时穿过线圈的磁通量变化率最大，R 两端的电压瞬时值最大，选项B 错误；R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝14.1cos 100πt (V)，通过R 的电流随时间变化

高中物理交变电流专题复习(有答案)

2015届高中物理交变电流专项复习 知识梳理： 一、交变电流 1.交变电流：电流强度的大小和方向 ，这种电流叫交变电流。 2.交变电电流的产生和变化规律 （1）产生：在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈产生的是 交变电流. （2）规律（瞬时值表达式）： ①中性面的特点： ②变化规律：（交变电流瞬时值的表达式） 电动势： 电压： 电流： ③正弦（余弦）交变电流的图象 二、描述交变电流的物理量 1. 交变电流的最大值： （1）交变电流的最大值（m m I E 、）与 无关，但是转动轴应与磁感线 . （2）某些电学元件（电容器、晶体管等）的击穿电压指的是交变电压的最大值. 2.交变电流的有效值： （1）有效值是利用 定义的.（即 ，则直流电的数值就是该交流电的有效值.） （2）正弦交变电流的有效值： （3）通常说的交变电流的电压、电流强度以及交流电表的读数、保险丝的熔断电流的值，都是指交变电流的 值.此外求解交变电流的电热问题时，必须用 值来进行计算. 3.交变电流的周期、频率、角速度：

（1）周期T：交变电流完成一次周期性变化所需的时间. （2）频率f：1s内完成周期性变化的次数. （3）角速度ω：1s内转过的角度. （4）三者关系： 我国民用交变电流的周期T= s、频率f= Hz、角速度ω= rad/s. 4.交变电流平均值： （1）交变电流图象中图象与t轴所围成的面积与时间的比值叫做交变电流的平均值. （2）平均值是利用来进行计算的，计算时只能用平均值. 三、电感和电容对交流的作用 电感是“通流、阻流、通频、阻频”. 电容是“通流、隔流、通频、阻频”. 四、变压器 1.变压器的构造图： 2.变压器的工作原理： 3. 理想变压器 （1）电压跟匝数的关系： （2）功率关系： （3）电流关系： （4）决定关系：

交变电流第1节交变电流讲义-人教版高中物理选修3-2讲义练习

第1节交变电流 1．交变电流是指大小和方向都随时间周期性变化的 电流。 2．线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时可产 生正弦式交变电流，与转轴的位置无关。 3．正弦式交变电流的瞬时值表达式为e＝E m sin ωt, u＝U m sin ωt, i＝I m sin ωt, 式中的E m、U m、 I m是指交变电流的最大值，也叫峰值。 一、交变电流 1．交变电流 大小和方向都随时间做周期性变化的电流，简称交流。 2．直流 方向不随时间变化的电流。 二、交变电流的产生 1．过程分析 2．中性面 线圈在磁场中转动的过程中，线圈平面与磁场垂直时所在的平面。 三、交变电流的变化规律

1．从两个特殊位置开始计时的瞬时值表达式 2．交变电流的图像 (1)正弦式交变电流的图像 (2)其他几种不同类型的交变电流

1．自主思考——判一判 (1)方向周期性变化，大小不变的电流也是交变电流。(√) (2)在匀强磁场中线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动通过中性面时，感应电流为零，但感应电流为零时，不一定在中性面位置。(×) (3)表达式为e ＝E m sin ωt 的交变电流为正弦式交变电流，表达式为e ＝E m sin ? ????ωt ＋π2的交变电流也是正弦式交变电流。(√) (4)线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流，峰值越大，则瞬时值也越大。(×) (5)交变电流的图像均为正弦函数图像或余弦函数图像。(×) (6)线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流，感应电动势的图像、感应电流的图像形状是完全一致的。(√) 2．合作探究——议一议 (1)中性面是任意规定的吗？ 提示：不是。中性面是一个客观存在的平面，即与磁感线垂直的平面。 (2)如何理解线圈平面转到中性面时感应电动势为零，而线圈平面与中性面垂直时感应电动势最大呢？ 提示：根据法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦ Δt 可知，感应电动势的大小不是与磁通量Φ直接 对应，而是与磁通量的变化率成正比。虽然线圈经过中性面时磁通量最大，但磁通量的变化率为零，所以感应电动势为零；虽然线圈平面与中性面垂直时磁通量为零，但磁通量的变化率最大，所以感应电动势最大。 (3)交流发电机输出的电流都可以表示为i ＝I m sin ωt 吗？ 提示：不一定。如果线圈从中性面的垂面开始计时，则输出的电流表示为i ＝I m cos ωt 。 1．过程分析如图所示为线圈abcd 在磁场中绕轴OO ′转动时的截面 图，ab 和cd 两个边切割磁感线，产生电动势，线圈中就有了电流(或者说穿过线圈的磁通量发生变化而产生了感应电流)。 具体分析如图所示，当线圈转动到图甲位置时，导体不切割磁感线，线圈中无电流；当线圈转动到图乙位置时，导体垂直切割磁感线，线圈 中有电流，且电流从a 端流入；线圈在图丙位置同线圈在图甲位置；线圈在图丁位置时，电流从a 端流出，这说明电流方向发生了改变；线圈在图戊位置同在图甲位置。线圈这样转动

交变电流的产生和描述练习(高考真题)

交变电流的产生和描述练习 1.(2012·贵阳质检)如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO ′以恒定的角 速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时，则在t ＝π ω 时刻( ) A ．线圈中的感应电动势最小 B ．线圈中的感应电流最大 C ．穿过线圈的磁通量最大 D ．穿过线圈磁通量的变化率最小 2.如图所示，图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图像如图线b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( ) A ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B ．线圈先后两次转速之比为3∶2 C ．交流电a 的瞬时值为u ＝10sin5πt (V) D ．交流电b 的最大值为5 V 3.如图所示的电路中，A 是熔断电流I 0＝2 A 的保险丝，R 是可变电阻，S 是交流电源。交流电源的内阻不计，其电动势随时间变化的规律是e ＝2202sin314t V 。为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于( ) A ．110 2 Ω B ．110 Ω C ．220 Ω D ．220 2 Ω 4.矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图像如图所示，下列说法中正确的是( ) A ．交流电压的有效值为36 2 V B ．交流电压的最大值为36 2 V ，频率为0.25 Hz C ．2 s 末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大 D ．1 s 末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快 5．(2011·天津高考)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，则( ) A ．t ＝0.005 s 时线框的磁通量变化率为零 B ．t ＝0.01 s 时线框平面与中性面重合 C ．线框产生的交变电动势有效值为 311 V D ．线框产生的交变电动势频率为 100 Hz 6．在如图甲所示的电路中，电阻R 的阻值为50 Ω，在ab 间加上图乙所示的正弦交流电，则下面说法 中正确的是( ) A ．交流电压的有效值为100 V B ．电流表示数为2 A

交变电流的产生及其描述

1 考点规范练32 交变电流的产生及其描述 一?单项选择题 1.矩形线圈的面积为S ,匝数为n ,在磁感应强度为B 的匀强磁场中,绕垂直于磁场的轴OO'以角速度ω匀速转动?当转到线圈平面与磁场垂直的图示位置时 ( ) A.线圈中的电动势为nBS ω B.线圈中的电动势为0 C.穿过线圈的磁通量为0 D.穿过线圈的磁通量变化率最大 答案:B 解析:图示时刻线框的四边都不切割磁感线,不产生感应电动势,即线圈中的电动势为0,故选项A 错误,选项B 正确;图示时刻线框与磁场垂直,磁通量最大,为Φ=BS ,故选项C 错误;图示位置线圈中的电动势为0,根据法拉第电磁感应定律E=n 可知穿过线圈的磁通量变化率为0,故选项D 错误? 2.(2015·江淮十校联考)如图所示,一交变电流随时间变化的图象,则此交变电流的有效值为( ) A. A B.2 A C. A D.3 A ?导学号34220361? 答案:C 解析:设此交变电流的有效值为I ,周期为T ,电阻为R ,则I 2RT= R · R · ,解得I= A,故 C 正确? 3.(2015·云南昆明三中?玉溪一中统考)将阻值为100 Ω的电阻丝绕成一个110匝的闭合矩形线圈,让其在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,产生的感应电动势如图乙所示?则下列说法正确的是( ) A.t=0时刻线圈应转到图甲所示的位置 B.该线圈的转速为100π r/s C.穿过线圈的磁通量的最大值为 Wb D.线圈转一周所产生的电热为9.68 J 答案:D 解析:t=0时刻线圈中感应电动势为零,线圈应转到中性面位置,即与题图甲所示的位置垂直,选项A 错误;由题图乙可知,周期为0.02 s,该线圈的角速度为ω= =100π rad/s,转速为 n= = 50 r/s,选项B 错误;