1 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．
一、交变电流
1．交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流．
2．直流：方向不随时间变化的电流称为直流．
3．正弦式交变电流：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．二、交变电流的产生
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．
三、交变电流的变化规律
线圈从垂直磁场方向计时产生电动势的瞬时值表达式：e＝E m sin ωt，E m叫做电动势的峰值．[即学即用]
1．判断下列说法的正误．
(1)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流．( ×)
(2)线圈在通过中性面时磁通量最大，电流也最大．( ×)
(3)线圈在通过垂直中性面的平面时电流最大，但磁通量为零．( √)
(4)线圈在通过中性面时电流的方向发生改变．( √)
2．有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为20 cm，线圈总电阻为1 Ω，线圈绕垂直磁场方向的OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图1所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，该线圈产生的感应电动势的峰值为__________，感应电流的峰值为________，若从中性面位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为________．
图1
答案 6.28 V 6.28 A e ＝6.28sin 10πt (V)
解析 电动势的峰值为E m ＝nBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V 电流的峰值为I m ＝
E m
R
＝6.28 A 感应电动势的瞬时值表达式为
e ＝E m sin ωt ＝6.28sin 10πt (V).
一、交变电流的产生
[导学探究] 假定线圈绕OO ′轴沿逆时针方向匀速转动，如图2甲至丁所示．请分析判断：
图2
(1)线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向的变化情况．
(2)线圈转动过程中，当产生的感应电流有最大值和最小值时线圈分别在什么位置？ 答案 (1)
转动过程 电流方向
甲→乙
B →A →D →C
乙→丙 B →A →D →C 丙→丁 A →B →C →D 丁→甲
A →
B →
C →D
(2)线圈转到乙或丁位置时线圈中的电流最大．线圈转到甲或丙位置时线圈中电流最小，为零，此时线圈所处的平面称为中性面． [知识深化] 两个特殊位置
1．中性面(S ⊥B 位置，如图2中的甲、丙)
线圈平面与磁场垂直的位置，此时Φ最大，ΔΦ
Δt 为0，e 为0，i 为0.
线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转一圈电流方向改变两次． 2．垂直中性面位置(S ∥B 位置，如图2中的乙、丁) 此时Φ为0，ΔΦ
Δt
最大，e 最大，i 最大．
例1 (多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是 ( )
A ．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大
B ．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零
C ．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次
D ．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零 答案 CD
解析 线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度与磁感线平行，即不切割磁感线，所以感应电动势等于零，此时穿过线框的磁通量的变化率也等于零，感应电动势或感应电流的方向也就在此时刻发生变化．线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，但切割磁感线的两边都垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，也可以说此时穿过线框的磁通量的变化率最大，故C 、D 选项正确．
二、交变电流的变化规律
[导学探究] 如图3所示，线圈平面绕bc 边的中点从中性面开始转动，角速度为ω.经过时间
t ，线圈转过的角度是ωt ，ab 边的线速度v 的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt .设ab 边长
为L 1，bc 边长为L 2，线圈面积S ＝L 1L 2，磁感应强度为B ，则：
图3
(1)ab 边产生的感应电动势为多大？ (2)整个线圈中的感应电动势为多大？
(3)若线圈有N 匝，则整个线圈的感应电动势为多大？ 答案 (1)e ab ＝BL 1v sin ωt ＝BL 1L 2ω
2
sin ωt
＝12BL 1L 2ωsin ωt ＝1
2
BSωsin ωt . (2)整个线圈中的感应电动势由ab 和cd 两边产生的感应电动势组成，且e ab ＝e cd ，所以e 总＝
e ab ＋e cd ＝BSωsin ωt .
(3)若线圈有N 匝，则相当于N 个完全相同的电源串联，所以e ＝NBSωsin ωt . [知识深化] 1．峰值表达式
E m ＝nBSω，I m ＝E m R ＋r ＝nBSωR ＋r ，U m ＝I m R ＝nBSωR R ＋r
2．峰值决定因素：由线圈匝数n 、磁感应强度B 、转动角速度ω和线圈面积S 决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关．
如图4所示的几种情况中，如果n 、B 、ω、S 均相同，则感应电动势的峰值均为E m ＝nBSω.
图4
3．正弦交变电流的瞬时值表达式 (1)从中性面位置开始计时
e ＝E m sin ωt ，i ＝I m sin ωt ，u ＝U m sin ωt
(2)从与中性面垂直的位置开始计时
e ＝E m cos ωt ，i ＝I m cos ωt ，u ＝U m cos ωt .
例2一矩形线圈，面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻r＝2 Ω，外接电阻R＝8 Ω，线圈在磁感应强度
B ＝1
π
T 的匀强磁场中以n ＝300 r/min 的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图5所示，若
从中性面开始计时，求：
图5
(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
(2)线圈从开始计时经1
30 s 时线圈中由此得到的感应电流的瞬时值；
(3)外电路R 两端电压瞬时值的表达式． 答案 (1)e ＝50sin 10πt (V) (2)53
2 A
(3)u ＝40sin 10πt (V)
解析 (1)线圈转速n ＝300 r/min ＝5 r/s ， 角速度ω＝2πn ＝10π rad/s ，
线圈产生的感应电动势最大值E m ＝NBSω＝50 V ， 由此得到的感应电动势瞬时值表达式为
e ＝E m sin ωt ＝50sin 10πt (V)．
(2)将t ＝1
30 s 代入感应电动势瞬时值表达式中，
得e ′＝50sin (10π×1
30) V ＝25 3 V ，
对应的感应电流i ′＝
e ′R ＋r ＝53
2
A. (3)由闭合电路欧姆定律得u ＝
e
R ＋r
R ＝40sin 10πt (V)．
1．求交变电流瞬时值的方法
(1)确定线圈转动从哪个位置开始计时； (2)确定表达式是正弦函数还是余弦函数；
(3)确定转动的角速度ω＝2πn (n 的单位为r/s)、峰值E m ＝NBSω；
(4)写出表达式，代入时间求瞬时值．
2．线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动产生正弦式交变电流，产生的交变电流与线圈的形状无关．如图6所示，若线圈的面积和匝数与例2中题图所示线圈面积相同，则答案完全相同．
图6
三、交变电流的图象
如图7甲、乙所示，从图象中可以解读到以下信息：
图7
1．交变电流的峰值E m 、I m 和周期T . 2．两个特殊值对应的位置：
(1)e ＝0(或i ＝0)时：线圈位于中性面上；
e 最大(或i 最大)时：线圈平行于磁感线．
(2)e ＝0(或i ＝0)时，ΔΦ
Δt
＝0，Φ最大．
e 最大(或i 最大)时，
ΔΦ
Δt
最大，Φ＝0. 3．分析判断e 、i 大小和方向随时间的变化规律．
例3 一闭合矩形线圈abcd 绕垂直于磁感线的固定轴OO ′匀速转动，线圈平面位于如图8甲所示的匀强磁场中，通过线圈的磁通量Φ随时间t 的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是( )
图8
A ．t 1、t 3时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B ．t 1、t 3时刻线圈中感应电流方向改变
C ．t 2、t 4时刻线圈中磁通量最大
D ．t 2、t 4时刻线圈中感应电动势最小 答案 B
解析 由题图乙可知，t 1、t 3时刻通过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，选项A 错误；
t 1、t 3时刻线圈处于中性面上，故此时刻的感应电流方向改变，选项B 正确；t 2、t 4时刻线圈
中磁通量最小，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，选项C 、D 错误．
根据图象找出线圈位于中性面位置时对应的时刻，然后根据中性面的性质进行判断.
1．(交变电流的产生)(多选)下列各图中，线圈中能产生交变电流的有( )
答案BCD
2．(交变电流的产生及规律)(多选)如图9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时开始计时，则在0～π
2ω这段时间内( )
图9
A．线圈中的感应电流一直在减小
B．线圈中的感应电流先增大后减小
C．穿过线圈的磁通量一直在减小
D．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小
答案AD
解析题图位置，线圈平面与磁场平行，感应电流最大，因为π
2ω＝
T
4
，在0～
π
2ω时间内线圈转
过四分之一个周期，感应电流从最大值减小为零，穿过线圈的磁通量逐渐增大，穿过线圈的
磁通量的变化率一直在减小，故A、D正确，B、C错误．
3．(交变电流的图象)一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图10甲所示，则下列说法中正确的是( )
图10
A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直
B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大
C．t＝0.02 s时刻，感应电动势达到最大
D．该线圈产生的相应感应电动势的图象如图乙所示
答案B
解析由题图甲可知t＝0时刻，穿过线圈的磁通量最大，线圈处于中性面，t＝0.01 s时刻，磁通量为零，但变化率最大，故A项错误，B项正确；t＝0.02 s时刻，感应电动势应为零，故C、D项均错误．
4．(交变电流的变化规律)如图11所示，匀强磁场的磁感应强度B＝
2
π
T，边长L＝10 cm的
正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω.求：
图11
(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值．
(2)从图示位置开始感应电动势的瞬时值表达式．
(3)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过30°角电路中电流的瞬时值．
答案(1)2 2 V (2)e＝22cos 2πt (V) (3)
6 5
A
解析(1)设转动过程中感应电动势的最大值为E m，则E m＝NBL2ω＝100×
2
π
×0.12×2π V＝
2 2 V.
(2)从图示位置开始感应电动势的瞬时值表达式为e＝E m cos ωt＝22cos 2πt (V)
(3)从图示位置开始转过30°角时感应电动势的瞬时值e′＝22cos 30°＝ 6 V，
i＝e′
R＋r＝
6
5
A.
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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
第五章交流电 第一节交流电（二） (总分：100分时间：30分钟) 必做题体会和积累 1．矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动．线圈中的感应 电动势e随时间t的变化如图1所示．下面说法中正确的是() 图1 A．t1时刻通过线圈的磁通量为零 B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 D．每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大 2．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通 量随时间的变化图象如图2所示，则下列说法中，正确的是() 图2 A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大 C．t＝0.02 s时刻，线圈中有最大感应电动势 D．t＝0.03 s时刻，线圈中有最大感应电流 3．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 ．线圈每转动一圈，感应电流方向就改变一次 C ．线圈每平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次 D ．线圈每转动一圈，感应电动势和感应电流方向都要改变一次 4．线圈在磁场中匀速转动产生的交流电的瞬时电动势为e ＝102sin 20πt V ，则下列说法正确的是( ) A ．t ＝0时，线圈平面位于中性面 B ．t ＝0时，穿过线圈的磁通量最大 C ．t ＝0时，导线切割磁感线的有效速度最大 D ．t ＝0.4 s 时，e 达到峰值10 2 V 5．交流发电机在工作时的电动势为e ＝E m sin ωt ，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为( ) A ．E m sin ωt 2 B ．2E m sin ωt 2 C ．E m sin 2ωt D ．2 E m sin 2ωt 6．一闭合矩形线圈abcd 绕垂直于磁感线的固定轴OO ′匀速转动，线圈平面位于如图3甲所示的匀强磁场中．通过线圈的磁通量Φ随时间t 的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是( ) 图3 A ．t 1、t 3时刻通过线圈的磁通量变化率最大 B ．t 1、t 3时刻线圈中感应电流方向改变 C ．t 2、t 4时刻线圈中磁通量最大 D ．t 2、t 4时刻线圈中感应电动势最小 7．如图4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
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
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 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
新人教版高中物理选修 第五章《交变电流》精品教 课5.交变电课新授课1 教 学 目 的（一）知识与技能 1．使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。 2．掌握交变电流的变化规律及表示方法。 3．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。 （二）过程与方法 1．掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。 2．培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。3．培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。 （三）情感、态度与价值观 培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。 重 难 点教学重点 交变电流产生的物理过程的分析。 ★教学难点 交变电流的变化规律及应用。 教学方法通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验
教 学 过 程 教师活动学生活动 【预习导引】 1.恒定电流的定义是什么？直流电的定义是什么？ 2.我们根据什么来定义直流电和恒定电流的？ 【新课教学】 一、交变电流 1.定义： 2.试讨论交变电流与恒定电流和直流电的区别是什么？
二、交变电流的产生 右图为交流电发电机的示意图，线圈所在磁场为匀强磁场，设矩形线圈ABCD以角速度ω绕oo' 轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动． 1．开始时，线圈是否切割磁感线？线圈中感应电动势为多大？此时磁通量多大？方向怎样？ 2.经过时间t线圈转过的角度为多大？，此时ab边的线速度v方向跟磁感线方向夹角为多大，设ab边的长度为l，bd边的长度为l'，线圈中感应电动势怎么计算？电流方向怎样判断？此时磁通量多大？ 方向怎样？ 学生思考预习引导的两个问题？（3分钟） 教师指导学生阅读课本完成1、2两题（4分钟） 学生思考并讨论右侧的四个问题（10分钟）
, > ; 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
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：
（新课标）高中物理第五章交变电流课时作业9（含解析）选修 32 课时作业(九) 一、单项选择题 1．电容对交变电流的影响，以下说法中正确的是( ) A．电容对交变电流没有阻碍作用 B．电容器的电容越大，电容器对交变电流的阻碍作用就越大 C．电容的容抗越小，电容对交变电流的阻碍作用就越小 D．电容器具有“通直流、隔交流、通低频、阻高频”的作用 解析交流电能通过电容器，但由于电容器对交流电也有阻碍作用，容抗即反应电容对交流电阻碍作用的物理量，故A项错误；电容器的电容越大，交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小，容抗越小，故B项错误；容抗越小，电容器对交变电流的阻碍作用越小，故C项正确；电容对电流的影响可概括为“隔直流、通交流、通高频，阻低频”，故D错误．故选C项． 答案 C 2．(2017·南沙区校级月考)如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡．当接线柱 a，b接电压为U的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯 均能正常发光，乙灯均不亮；当a，b接电压的有效值为U的交流电源时，甲 灯发出微弱的光，乙灯能正常发光．关于与甲灯串联的元件x和与乙灯串联的元件y，下列判断正确的是( ) A．x可能是电感线圈，y可能是电容器 B．x可能是电容器，y可能是电感线圈 C．x可能是二极管，y可能是电容器 D．x可能是电感线圈，y可能是二极管 解析接线柱a、b接电压为U的直流电源时，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮，说明y为电容器；当a、b接电压的有效值为U的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，说明x为电感线圈，A项正确． 答案 A 3.用电压表检查如图中的故障，测量U ad＝5.0 V，U ab＝0，U bc＝5.0 V，U cd ＝0.则电路故障可能是( ) A．滑动变阻器R1断路B．电容器C被击穿
交变电流导学案 教学目标： 1．会观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流、直流的概念 2．分析线圈转动一周中电动势和电流方向的变化，能对交变电流的产生有比较清楚的了解，具有运用基本原理解决新情境下问题的能力。 3．知道交变电流的变化规律即表示方法，知道交变电流的峰值、瞬时值的物理意义。 教学重点： 交变电流的产生及表达式的推导 教学难点： 交变电流的产生及推导 学生自主学习： 1．交变电流的产生和变化规律 ________和________随时间做_________变化的电流叫做交变电流，简称交流 ________不随时间变化的电流称为直流。 大小和方向都不随时间变化的电流叫做_________电流 2．中性面：_______________________________ 磁通量______ ，磁通量的变化量______ 磁通量的变化率______特点 感应电动势 e＝________，_______感应电流 感应电流方向________，线圈转动一周，感应电流方向改变______次 3.正弦式电流的产生和变化规律 （1）产生 考虑下面几个问题： 1.图中在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动 2.在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动 3.线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中的电流最大 4.大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E经负载流向F的电流为正，反之为负。在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。
（2）变化规律 根据图回答下面几个问题： ①线圈与中性面的夹角是多少 ②ab 边速度多大 ③ab 边速度方向与磁场方向夹角多大 ④ab 边产生感应电动势多大 ⑤线圈中感应电动势多大 （1） 函数形式：N 匝面积为S 的线圈绕垂直磁场平行线圈平面的轴以角速度ω转动， 从中性面开始计时，则电压t NBS e ωωsin =，（m ε=ωNBS ） t e m ωεsin =， 电流t I t R R e i m m ωωεsin sin === 电压u=IR=I m Rsin wt 从与中性垂直位置开始计时：（ 写出对应的表达式） （2）图象： 正弦式图像： 锯齿形扫描电压波形： 矩形脉冲波形： 例1 矩形线圈abcd 的边长ab=cd =40cm,bc =da =30cm,共有200匝，以300r/min 的转速在磁感强度为的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴 OO ′匀速转动,在t =0时刻处于图所示位置.此线圈产生的感应电动势最大值E m = Ｖ，有效值为E ＝____Ｖ，再转过 °出现第一次中性面。 例2 如图所示的100匝矩形线框绕OO ′轴匀速转动，转速为120r/min 。ab=cd=0.2m ，ad=bc=0.1m ，磁感应强度B ＝1T ，试求：（1）线圈中产生的感应电动势的最大值是多少（2）感应电动势的瞬时表达式； 课后巩固练习 O ′ O c d b a B
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
物理选修3-2《第五章交变电流》知识点总结 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
1．交变电流与直流 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流；简称交流;符号为AC。大小和方向都不随时间变化的电流叫做直流；符号为DC。 2-1．正弦交流电的产生 闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线圈中产生的是正弦交流电。正弦式交变电流:随时间按正弦规律变化的交变电流。正弦式交变电流的图像可以是正弦图像，也可以是余弦图像。产生条件：a.线圈处在匀强磁场中； b.线圈绕垂直于磁场的轴转动； c.线圈匀速转动。 2-2.对交流有阻碍的元器件 电阻 电感器：感抗与线圈的自感系数, 交流的频率有关。 电容器：容抗与电容器的电容,交流的频率有关。 3．中性面 线圈与磁感线垂直的面。 4．正弦交流电的规律 N匝面积为S 的线圈以角速度ω在磁感应强度为B的磁场中匀速转动，从中性面开始计时，电动势的函数形式为E=NBSω·sinωt；线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，变化率为零，感应电动势为零；线圈与中性面垂直时，磁通量为零，变化率最大，感应电动势最大；线圈转一周经过中性面两次，电流方向变化两次。 5．正弦交流电的一些物理量
6．感抗 电感对交流电阻碍作用的大小；与线圈的自感系数和交流电的频率成正比；电感通直流、阻交流、通低频、阻高频。 7．容抗 电容对交流电阻碍作用的大小；与电容器的电容、交流电的频率成反比；隔直流、通交流、阻低频、通高频。 8．变压器 由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成；通过电磁感应原理改变交流电压。 9．理想变压器 原理：互感现象。 不计热量损失，输入功率和输出功率相等的变压器；高中阶段主要研究理想变压器；U1/n1=U2/n2。 10．常用变压器 自耦变压器；电压互感器；电流互感器。 11．高压输电 减少电能损失；损失功率P=I2r=P2r/U2。
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
高中物理人教版选修3选修3-2第五章第1节交变电流D卷(练习) 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题 (共5题；共10分) 1. （2分） (2017高二上·大连期末) 如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方法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1min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲：W 乙为（） A . 1： B . 1：3 C . 1：2 D . 1：6 2. （2分） (2018高二下·昌宁期中) 如图所示，为一正弦交流电通过一电子元件后的波形图，则下列说法正确的是（） A . 这也是一种交流电 B . 电流的变化周期是0.01 s C . 电流的有效值是1 A D . 电流通过100 Ω的电阻时，1 s内产生的热量为200 J 3. （2分）电阻为10Ω的单匝矩形线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化规
律为φ=5sin10t（Wb），线圈中产生的电流随时间的变化规律为（） A . i=50sin10t（A） B . i=50cos10t（A） C . i=5sin10t（A） D . i=5cos10t（A） 4. （2分） (2017高二下·莆田期中) 三个相同的电阻，分别通过如图甲、乙、丙所示的交变电流，三个图中的I0和周期T相同．下列说法中正确的是（） A . 在相同时间内三个电阻发热量相等 B . 在相同时间内，甲、乙发热量相等，是丙发热量的2倍 C . 在相同时间内，甲、丙发热量相等，是乙发热量的 D . 在相同时间内，乙发热量最大，甲次之，丙的发热量最小 5. （2分）普通家庭在家用电器的选购上，基本上要考虑以下的原则 ①选购产品的功能 ②与家居适应的技术参数、外形结构、产品质量和售后服务以及品牌 ③选购产品越先进越好，价格越昂贵越好，设计越时尚越好 ④为了环保，冰箱应选无氟电冰箱，照明用具尽量选用发光效率高的节能光源 A . ①② B . ②④ C . ②③④
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：
专题：交变电流 姚桂元 【教材分析】 这一章是《高中物理选修3-2》第五章，讲述的是交变电流知识，它是第四章“电磁感应”知识的具体应用。本章也是《高中物理选修3-1》第二章“恒定电流”内容的进一步扩展。通过这一章的学习使学生了解到，不仅有恒定电流，还有大小和方向都发生变化的交变电流。交变电流与恒定电流有相似的地方，也有自己特殊的规律。 【学情分析】 根据学生认知规律，高中学生的认知特点：对相似知识点的理解不很清楚，容易混淆。对于多变量，多过程，动态变化的问题，学生一时很难统筹全局，在处理此类问题的时候，往往出现顾此失彼的现象。为了帮助学生克服以上困难，本节复习课从学生角度出发，设计很多帮助学生理解知识的解题技巧，提高学生学习效率。 【教学目标】 1、通过引导学生，逐步唤醒学生对交变电流的基本知识的回忆； 2、通过复习，进一步解决学生在新授课时出现的问题： （1）图像题求解的技巧和方法； （2）区别交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的使用方法； （3）变压器的动态变化分析和电能输送中的能量守恒。 【重点难点】 1、区别交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的使用方法； 2、变压器的动态变化分析和电能输送中的能量守恒 【教学进程】 一、交变电流的描述 1、交变电流的特点 学生总结：交流电的图像分布在t轴两侧，直流电的图像分布在t轴的同侧。 【课堂预设】 此知识点的形象性很强，学生掌握起来比较容易。通过填写导学案，学生自主回顾这部分知识点即可。 2、交变电流的产生
学生总结：从中性面位置开始，t E e m ωsin =，其中：E m =ωnBS =ωφm n 。 在中性面位置：磁通量 最大 ，感应电动势 0 ，磁通量的变化率 0 ； 在垂直中性面位置：磁通量 0 ，感应电动势 最大 ，磁通量的变化率 最大 。 周期T = 0.25s ，频率f = 4Hz ，角速度ω= 8π rad/s ，磁通量 的最大值Фm = 5/2π wb 。（单匝） 【课堂预设】 两个重要位置：中性面位置和与中性面垂直的位置。这两个位置都有什么样的重要特征？学生对这些知识点可能有些混淆。尤其是处理图像题缺乏章法。通过填写导学案，教师设计巧妙的问题，以课堂提问的方式引导学生思考。 {难点突破} 处理图像题：首先要从图像中找到尽量多的信息，如极值、周期T 、图像的斜率、图像与坐标轴的交点等。根据这些信息，再利用上一些基本关系式，如T=f -1、ω=2πf 等，就能够解决未知问题。 课堂巩固见【能力提升】第2题。 3、交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值 【课堂预设】 这四个值在应用起来非常容易混淆，学生不知道该用哪个值进行解决问题。通过课堂讲授的方式，对学生理解知识起到拨云见日的效果。 {难点突破} 问题的关键在于学生对这四个值的概念的理解还不够深入，加强对物理概念的讲解。另外，要探讨一下这四个值的联系和区别。例如： （1）瞬时值 交变电流在某一时刻的电流、电压值。如，t=t 1时刻，正弦交流电1sin t I i m ω= （2）峰值 交变电流的最大值。例如，电容器的耐压值一定要小于交流电的峰值。注意：用电器上标注的电压都是交变电流的有效值，但电容器除外。 （3）有效值 本质上就是一个恒定电流。替代作用，要求： ++==212 Q Q Q RT I T
第十四章 交变电流 第一单元 交流电的产生及变化规律 基础知识 一．交流电 大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。 其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产生于在匀强电场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。 二．正弦交流电的变化规律 线框在匀强磁场中匀速转动． 1．当从图12—2即中性面．．． 位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数： 即 e=εm sin ωt ， i ＝I m sin ωt ωt 是从该位置经t 时间线框转过的角度；ωt 也是线速度V 与磁感应强度B 的夹角；。是线框面与中性面的夹角 2．当从图位置开始计时： 则：e=εm cos ωt ， i ＝I m cos ωt ωt 是线框在时间t 转过的角度；是线框与磁感 应强度B 的夹角；此时V 、B 间夹角为（π/2一ωt ）． 3．对于单匝矩形线圈来说E m =2Blv =BS ω； 对于n 匝面积为S 的线圈来说E m =nBS ω。对于总电阻为R 的闭合电路来说I m =m E R 三．几个物理量 1．中性面：如图所示的位置为中性面，对它进行以下说明： （1）此位置过线框的磁通量最多． （2）此位置磁通量的变化率为零．所以 e=εm sin ωt=0， i ＝I m sin ωt=0 （3）此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图中的t 2， t 4时刻，因而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面，电流的 方向改变两次，频率为50Hz 的交流电每秒方向改变100次． 2．交流电的最大值： εm ＝B ωS 当为N 匝时εm ＝NB ωS （1）ω是匀速转动的角速度，其单位一定为弧度／秒，nad/s （注意rad 是radian 的缩写，round/s 为每秒转数，单词round 是圆， 回合）． （2）最大值对应的位置与中性面垂直，即线框面与磁感应强度B 在同一直线上． （3）最大值对应图中的t 1、t 2时刻，每周中出现两次． 3．瞬时值e=εm sin ωt ， i ＝I m sin ωt 代入时间即可求出．不过写瞬时值时，不要忘记写单位，如εm =2202V ，ω=100π，则e=2202sin100πtV ，不可忘记写伏，电流同样如此． 4．有效值：为了度量交流电做功情况人们引入有效值，它是根据电流的热效应而定的．就是分别用交流电，直流电通过相同阻值的电阻，在相同时间内产生的热量相同，则直流电的
【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