高中物理-描述交变电流的物理量

高中物理-描述交变电流的物理量

教学过程 一、复习引入新课

上节课我们研究了矩形线圈在匀强磁场中转动,线圈中会产生正弦交流电。

[师问] 如何描述线圈中交变电流的变化规律呢?

[生答] 1、公式法：从中性面开始计时,

2、图象法： 如图所示

[教师指出] 线圈转动一整圈,交变电流就完成一个周期性变化。这说明,线圈转动速度越快,交变电流周期性变化的越快。交变电流与恒定电流比较具有不同的特点,用那些量来描述交变电流呢？

t

Sin E t Sin l l B e m ωωω=????=2

22

1

教学过程教法运用２．交变电流的峰值和有效值

（1）交变电流峰值（Im、Em、Um）：指交变电流各个参

量一个周期内所能达到的最大值。表示交变电流的强弱或

电压的高低。实际中需要考虑。

例如：电容器接在交流电路中,应需要知道交变电压的最

大值,电容器的额定电压应高于交变电压的最大值,否则电

容器有可能被击穿。

（2）交变电流有效值（I、E、U）：

[思考与讨论]

如图所示的电流通过一个R=1Ω的电阻,它不是恒定电流。

(a)、怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量?

解析：图象反映的交变电流可以分为4段。前半个周期

中,0---0.2S内,可看成电流大小为1A的恒定电流,0.2S---0.5S内,可

看成电流大小为2A的恒定电流.后半个周期的电流与前半个周

期方向相反,但产生热量相同。

交流电的热量：

（b）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过电阻R,也能

在1s内产生同样的热,这个电流是多大?

结合［思考与讨

论］进行自主探

究式学习

放手让学生思考

与讨论,找学生

J

J

Rt

I

Rt

I

Q

8.2

2

)3.0

1

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=

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教学过程

教法运用

恒定电流的热量：

[教师指出]

1） 有效值：（抓三个相同）让交流与恒定电流通过相同的电阻,如果它们在一个周期内内产生的热量相等,把恒定电流的值叫做这个交变电流的有效值。

2） 正弦交流电有效值与最大值之间的关系

[说明]

① 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；交

流电压表和交流电流表的示数是有效值；交变电流的数值在无特别说明时都是指有效值。

② 交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的。引入有

效值的的概念便于把处理恒定电流的一些方法拓展到交流电中。 三 、课堂小结：

周期或频率：表示交变电流变化的快慢。 有效值：表示交变电流的热效应。

正弦交变电流有效值与最大值存在着一定的关系。 四、作业

1.完成课后习题 第4题

在自主学习过程中让学生体会研究物理问题的一个重要思想——等效思想的应

用。

A A I J Rt I Q Q 7.11

18

.28.221

2=?=

==

高中物理：交变电流练习题

高中物理：交变电流练习题 1.判断图中哪个是正弦式交变电流( ) 【解析】选D。正弦式交变电流，首先应该是交变电流，C虽然形状符合，但不是交变电流；B虽然是交变电流，但不是正弦式交变电流。 2.如图所示，单匝矩形线圈的一半放在有界匀强磁场中，中心轴线OO′与磁场边界重合，线圈绕中心轴线按图示方向(从上向下看逆时针方向)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abcd为正方向，则图中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的是( ) 【解题指南】解答本题应明确以下两点： (1)产生正弦式交变电流的条件。 (2)线圈转轴的位置对交变电流的影响。 【解析】选B。在0～内，ab一侧的线圈在磁场中绕OO′轴转动产生正弦式交变电 流，电流方向由楞次定律判断为dcba且越来越大。～内，ab一侧线圈在磁场外，而dc一侧线圈又进入磁场产生交变电流，电流方向为dcba且越来越小，以此类推可

知i-t图像正确的为B。 3.(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的交流电动势e=220sin100πtV，则下列判断正确的是( ) A.t=0时，线圈位于中性面位置 B.t=0时，穿过线圈平面的磁通量最大 C.t=0时，线圈的有效切割速度方向垂直磁感线 D.t=0时，线圈中感应电动势达到峰值 【解析】选A、B。因按正弦规律变化，故t=0时线圈位于中性面，A正确；此时穿过线圈的磁通量最大，B正确；t=0时，线圈的有效切割速度方向与磁感线平行，不产生感应电动势，故C、D错误。 4.如图所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动。沿着OO′观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为ω。则当线圈转至图示位置时( ) A.线圈中的感应电流的方向为abcda B.线圈中的感应电流为 2 nB R ω l C.穿过线圈的磁通量为B l2 D.穿过线圈的磁通量的变化率为0 【解析】选B。图示位置为垂直于中性面的位置，此时通过线圈的磁通量为零，但磁 通量的变化率最大，感应电流也最大，则I== 2 nB R ω l ，由右手定则可判断出线 圈中感应电流的方向为adcba。 5.如图所示，矩形线圈abcd的匝数为n=50，线圈ab的边长为l1=0.2m，bc的边长为

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

高中物理-《交变电流》专题复习试卷

高中物理-《交变电流》专题复习试卷 第I卷选择题 一、选择题（每小题4分,共48分）。 1、如图(a)为电热毯的示意图,电热丝接在U=311sin100πt（V）的交流电源上,电热毯被加热到一定温度后,通过理想二极管,使输入电压变为图(b)所示的波形,从而进入保温状态,若电热丝电阻保持不变,此时电压表的示数约为（） A、110V B、156V C、220V D、211V 2、如图所示,某电子电路的输入端输入电流既有直流成分,又有交流低频成分和交流高频成分.若通过该电路只把交流的低频成分输送到下 一级,那么关于该电路中各器件的作用,下列说法中不正确 的有( ) A．L在此的功能为通直流,阻交流 B．L在此的功能为通低频、阻高频 C．C1在此的功能为通交流,隔直流 D．C2在此的功能为通高频、阻低频 3、某研究小组成员设计了一个如图所示的电路,已知定值电阻R．与R并联的是一个理想交流电压表, D是理想二极管（它的导电特点是正向电阻为零,反向电

阻为无穷大）。在A、B间加一交流电压,瞬时值的表达式为u＝20sin100πt （V）,则交流电压表示数为 A．10V B．20V C．15V D．14.1 V 4、图中闭合铁芯上绕有两组线圈,金属棒可在平行金属导轨上沿导轨滑行,若电流计G中电流方向向下,则导体棒的运动可能是（） A.向左匀速运动 B.向右匀速运动 C.向左匀加速运动 D.向右匀加速运动 5、如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n 1：n 2 ＝3 ：1,L 1 、L 2 为两只相 同的灯泡,R、L、D和C分别为定值电阻、理想线圈、理想二极管和电容器,其中C＝10μF。当原线圈两端接如图乙所示的正弦交流电时,下列说法中正确的是（） A．灯泡L 1一定比L 2 暗 B．副线圈两端的电压有效值为12 V C．因电容器所在支路处于断路状态,故无电流通过二极管D．二极管D两端反向电压最大值是12V

高二物理教案-交变电流

精心整理 高二物理教案:交变电流 以下是为大家整理的关于《高二物理教案:交变电流》，供大家学习参考！ 12 34说明：交流发电机是由定子和转子构成，有的发电机的磁体转动，线圈不动；有的发电机的磁体转动，线圈不动。 问：无论是线圈转动，还是磁体转动，转子的作用是什么？（转子的

转动使得穿过线圈的磁通量发生变化) 演示实验 实验仪器：交流发电机、电灯、电流表 实验过程：将交流发电机、电灯、电流表连接成电路，摇动交流发电 实验现象：显示的电压图象为正弦曲线 说明：严格的数学分析表明，电网中的交变电流，它的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化，这样的电流称之为正弦式电流 问：如何表示正弦式电流在某一时刻的电流、电压？（i=Imsinωtu=Umsinωt）

说明：Im、Um分别是电流和电压的值，叫做交流的峰值 说明：交变电流的大小和方向在不断地变化，我们把交流完成一次周期性变化所用的时间叫做交流的周期，通常用T表示，它的单位是秒。交流在1s内发生周期性变化的次数，叫做交流的颇率通常用f表示， 称做交流电压、电流的有效值） 说明：经过实验和理论分析表明有效值和值之间存在着这样的关系：Ie=Im/√2Ue=Um/√2 其中Ue、Ie分别代表交流电压、电流的有效值 说明：在各种使用交变电流的电器设备上，所标注的额定电压、额定

电流值，都是交流的有效值。 四、交流能够通过电容器 说明：当电容器上两端连接直流电源时，正负电荷聚集在极板上，不能移动，因此电路中不会形成长时间的电流，因此我们说电容器具有 1 2、直流电流：方向不变的电流称之为直流 二、交流的变化规律 1、正弦式电流：电流、电压随时间按正弦函数的规律变化的电流 i=Imsinωtu=UmsinωtIm、Um分别是电流和电压的值

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

高中物理交变电流知识点及练习

, > ; 1．交变电流产生( （b）、（c）、（(d)为直流其中 （ （二）、正弦交流的产生及变化规律。 】 (1)、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律 产生: 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生的 描 述 瞬时值:I=I m sinωt 峰值:I m= nsBω/R 有效值:2 / m I I= 周期和频率的关系:T=1/f ~ 图像：正弦曲线 电感对交变电流的作用：通直流、阻交流，通低频、阻高频 应 用 ~ 交 变 电 流 电容对交变电流的作用：通交流、阻直流，通高频、阻低频 > 变 压 器 变流比： ， 电能的输送 原理：电磁感应 变压比：U1/U2=n1/n2 只有一个副线圈：I1/I2=n2/n1 有多个副线圈：I1n1= I2n2= I3n3=…… 功率损失： 线 损 R ） U P （ P2 = 电压损失： 线 损 R U P U= 远距离输电方式：高压输电

变化的。即正弦交流。 (2)、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。 (3)、规律：从中性面开始计时，则e=NBS ωsin ωt 。用εm 表示峰值NBS ω则e=εm sin ωt 在纯电阻电路中, 电流I= R R e m ε= sin ωt=I m sin ωt ，电压u=U m sin ωt 。 2、表征交变电流大小物理量 (1)瞬时值：对应某一时刻的交流的值 用小写字母x 表示，e i u (2)峰值：即最大的瞬时值。大写字母表示，U m Ｉm εm εm = nsB ω Ｉm =εm / R 注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为εm =NBS ω，即仅由匝数N ，线圈面积S ，磁感强度B 和角速度ω四个量决定。与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。 ' (3)有效值： a 、意义：描述交流电做功或热效应的物理量 b 、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。 c 、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε= 2m ε I=2 m I U=2m U 。 注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有ε= 2 m ε，U=22m m I I U =的关系，非正弦（或余弦）交流无此关系， 但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即I=I m 。 e 、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读数是有效值。对于交流电 若没有特殊说明的均指有效值。 f 、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 (4)峰值、有效值、平均值在应用上的区别。 | 峰值是交流变化中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义。若对含电容电路，在判断电容

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)

高二物理-交流电专题训练及答案(全套)

高二物理交流电专题训练及答案（全套） 一、交变电流变化规律练习题 一、选择题 1．下面哪些因素影响交流发电机产生的电动势的最大值【】 A．磁感强度B．线圈匝数 C．线圈面积D．线圈转速 E．线圈初始位置 2．甲、乙两电路中电流与时间关系如图1，属于交变电流的是【】A．甲乙都是B．甲是乙不是 C．乙是甲不是D．甲乙都不是

3．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图像如图2，则在时刻【】 A．t1，t3线圈通过中性面 B．t2，t4线圈中磁通量最大 C．t1，t3线圈中磁通量变化率最大 D．t2，t4线圈平面与中性面垂直

4．如图3，矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，当转到图示位置时，线圈的【】 A．磁通变化率为零 B．感应电流为零 C．磁力矩为零 D．感应电流最大 D 5．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，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．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次 D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次

6．下列说法正确的是【】 A．使用交流的设备所标的电压和电流都是最大值 B．交流电流表和电压表测定的是有效值 C．在相同时间内通过同一电阻，跟直流电有相同热效应的交变电流值是交流的有效值 D．给定的交变电流值在没有特别说明的情况下都是指有效值 7．四个接220V交流的用电器，通电时间相同，则消耗电能最多的是【】

A．正常发光的额定功率为100W的灯泡 B．电流最大值为0.6A的电熨斗 C．每秒发热1·70j的电热器 D．额定电流I=0.5A的电烙铁 8．如图4所示的交流为u=311sin（314t+π/6）V，接在阻值220Ω的电阻两端，则【】 A．电压表的读数为311V B．电流表读数为1.41A C．电流表读数是1A D．2s内电阻的电热是440J 二、填空题 为______，频率为______，接上R=10Ω电阻后，一周期内产生的热量为______ 10．正弦交变电流图象如图6所示，其感应电动势的最大值为

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？

(完整版)高中物理交变电流知识点总结

交变电流知识点总结 一、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，称为交变电流，简称交流，用符号“~”表示。 2特点：电流方向随时间做周期性变化，是交流电最主要的特征，也是交流电与直流电最主要的区别。 3、正弦式交变电流 交流电产生过程中的两个特殊位置 中性面位置与中性面垂直的位置 图像

4、描述交变电流的物理量 4.1周期和频率 （1）周期：交变电流完成一次周期性变化所需要的时间叫做交变电流的周期，用符号T 表示，其单位是秒（s ）。 （2）频率：交变电流在1s 内完成周期性变化的次数叫做交变电流的频率，用符号f 表示，其单位是赫兹（Hz ）。 5、解题方法及技巧 5.1正弦交变电流图像的信息获取 ?? →?? ?? →?? ?? →?? 直接读取：最大值、周期最大值有效值图像信息间接获取周期频率、角速度、转速瞬时值线圈的位置 5.2交变电流有效值的求解方法 （1）对于按正（余）弦规律变化的电流，可利用交变电流的有效值与峰值的关系求解，即 E =、U =、I 。 （2）对于非正（余）弦规律变化的电流，可从有效值的定义出发，由热效应的“三同原则”（同电阻、同时间、同热量）求解，一般选一个周期的时间计算。 5.3交变电流平均值和有效值的区別 求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值，q It =。平均值的计算需用E t Φ ?= ?和

E I R = 。切记12 2 E E E +≠，平均值不等于有效值。 三、变压器和远距离输电 1、变压器的构造 如图甲所示为变压器的结构图，它是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。跟电源相连的叫原线圈；另一^线圈跟负载连接，叫副线圈。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。图乙是电路符号。 2、工作原理 变压器的工作原理是电磁感应的互感现象。当在原线圈上加交变电流时，电流的大小和方向不断改变，它在铁芯中产生交变的磁场，穿过副线圈，变化的磁场在副线圈上产生感应电动势。这样原、副线圈在铁芯中的磁通量发生了变化，从而发生互感现象，产生了感应电动势。 3、能量转化过程 →→原线圈的电能 磁场能副线圈的电能 续表

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

高中物理交流电总结

高中物理交流电总结知识要点： 1、交流电 交流电的产生和变化规律 公式 图象 表征交流电的物理量 最大值、瞬时值、有效值； 周期、频率 交流电能的传输——变压器——远距离送电 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 2、基本要求： （1）理解正弦交流电的产生及变化规律 ①矩形线圈在匀强磁场中，从中性面开始旋转，在已知B、L、ω情况下，会写 出正弦交流电的函数表达式并画出它的图象。 ②函数表达式与图象相互转换。 （2）识记交流电的物理量，最大值、瞬时值、有效值；周期、频率、角频率； （3）理解变压器的工作原理及初级，次级线圈电压，电流匝数的关系。理解远距离输电的特点。 （4）了解三相交流电的产生。 一、交流电的产生及变化规律： 1、产生：强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫交流电。 矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于匀强磁场的线圈的对称轴作匀速转动时，如图5—1所示，产生正弦（或余弦）交流电动势。当外电路闭合时形成正弦（或余弦）交流电流。 图5—1 2、变化规律： （1）中性面：与磁力线垂直的平面叫中性面。 线圈平面位于中性面位置时，如图5—2（A）所示，穿过线圈的磁通量最大，

但磁通量变化率为零。因此，感应电动势为零 。 图5—2 当线圈平面匀速转到垂直于中性面的位置时（即线圈平面与磁力线平行时） 如图5—2（C ）所示，穿过线圈的磁通量虽然为零，但线圈平面内磁通量变化率最大。因此，感应电动势值最大。 εωm N B l v N B S ==2·······（伏） （N 为匝数） （2）感应电动势瞬时值表达式： 若从中性面开始，感应电动势的瞬时值表达式：e t m =ε ω·sin （伏）如图 5—2（B ）所示。 感应电流瞬时值表达式：i I t m =·sin ω（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： e t m = εω·c o s （伏）如图5—2（D ）所示。 感应电流瞬时值表达式：i I t m =·c o s ω（安） 3、交流电的图象： e t m =εω·sin 图象如图5—3所示。 e t m =εω·c o s 图象如图5—4所示。 想一想：横坐标用t 如何画。 4、发电机：

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

新高考物理第一轮复习课时强化训练：交变电流的产生和描述(解析版)

2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练 交变电流的产生和描述 一、选择题 1、手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，其磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化。当线圈的转速变为原来的一半时，下列说法正确的是( ) A．交流电压的变化周期变为原来的一半 B．穿过线圈的磁通量的最大值变为原来的一半 C．交流电压的最大值变为原来的一半 D．交流电压的有效值变为原来的2倍 解析：选C 根据T＝1 n 可知，当线圈的转速变为原来的一半时， 周期变为原来的2倍，选项A错误；穿过线圈的磁通量的最大值为Φm ＝BS，与转速无关，选项B错误；当线圈的转速变为原来的一半时，角速度变为原来的一半，根据E＝nBSω可知，交流电压的最大值变 为原来的一半，选项C正确；根据E＝E m 2 可知，交流电压的有效值变

为原来的一半，选项D 错误。 2、如图所示为一交变电流随时间变化的图像，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为I m ；电流的负值的大小为I m ，则该交变电流的有效值为( ) A.22I m B.I m 2 C.32I m D.62 I m 解析：选C 设该交变电流的有效值为I ，取一个周期时间，由 电流的热效应得：? ?? ? ? ?I m 2 2 R×1×10－2 s ＋I m 2R×1×10－2 s ＝I 2R×2×10－2 s ，解得：I ＝3 2 I m ，故C 正确。 3、如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心 轴OO′匀速转动，从某时刻开始计时，产生的感应电动势e 随时间t 的变化曲线如图乙所示，若外接电阻R ＝70 Ω，线圈电阻r ＝10 Ω，则下列说法正确的是( )

高中物理【交变电流】专题测试

【交变电流】专题测试 (满分共100分 时间45分钟) 一、选择题(共12个小题，每小题5分，共60分.1～7题为单选题，8～12题为多选题．) 1．一矩形线框在匀强磁场内绕垂直于磁场的轴匀速转动过程中，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( ) A ．t ＝0时刻线框平面与磁场方向平行 B ．交流电压的频率为4 Hz C ．1 s 末线框平面垂直于磁场方向，通过线框的磁通量变化最快 D ．2 s 末线框平面垂直于磁场方向，通过线框的磁通量最大 2．教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R 供电，电路如图所示，理想交流电流表A 、理想交流电压表V 的读数分别为I 、U ，R 消耗的功率为P .若发电机线圈的转速变为原来的1 2 ，则( ) A ．R 消耗的功率变为1 2P B.电压表V 的读数变为1 2U C ．电流表A 的读数变为2I D.通过R 的交变电流频率不变 3.如图所示，理想变压器原线圈接在有效值不变的正弦交流电源上，图中各电表均为理想电表．当滑动变阻器R 的滑片向下滑动时，下列说法正确的是( ) A ．灯泡L 变亮 B ．电流表的示数增大 C ．电压表的示数不变 D ．变压器的输入功率不变 4．一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u 0，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 5．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( ) A ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大 B ．输入电压u 的表达式u ＝202sin(50πt )V C ．若S 1换接到2后，原线圈的输入功率为1.6 W D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W 6．如图所示，理想变压器原副线圈上分别接有定值电阻R 1、R 2，其中R 1＝8 Ω，R 2＝10 Ω，原副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝4∶1，电阻R 2两端电压为10 V ，则交流电源电压U 为( ) A ．42 V B.48 V C ．45 V D.40 V 7．如图所示为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，两根输电线的电阻均为r .以下说法正确的是( ) A ．升压变压器原线圈磁通量的变化周期小于副线圈磁通量的变化周期 B ．用电设备消耗的功率取决于发电机的输出功率 C ．如果升压变压器原线圈的电压恰好等于降压变压器副线圈的电压，则n 2n 1＞n 3 n 4 D ．输电线路上损失的功率只与输电线电阻r 有关