高二物理交变电流1

高二物理交变电流知识点总结归纳交变电流（Alternating Current，简称AC）是在时间的变化过程中电流方向和大小都不断变化的电流。

在高中物理学习中，交变电流是一个重要的知识点，它关乎到电流的特点、应用以及相关的电路等内容。

本文将对高二物理交变电流的知识点进行总结归纳，以帮助同学们更好地理解和掌握这一内容。

一、交变电流的特点交变电流具有以下几个特点：1. 电流的方向和大小都是随时间而变化的，呈周期性变化。

2. 交变电流的平均值为零，即电荷在单位时间内往返运动，电流的正、负值相等。

3. 交变电流的频率和周期性与电源有关，常见的交流电频率为50Hz或60Hz。

4. 交变电流的最大值称为峰值电流，用I_m表示；最大值与有效值之间有特定的关系：I_m = √2 * I_eff，其中I_eff表示交变电流的有效值。

二、交变电路中的元件和参数在交变电路中，常用到以下元件和参数：1. 交流电源：交流电源是交变电流的来源，常见的交流电源有家庭用电插座和发电厂的交流电。

2. 电感器（L）：电感器是一种存储电能的元件，它的作用是抵抗电流变化，常用符号为L，单位是亨利（H）。

3. 电容器（C）：电容器是一种存储电荷的元件，它的作用是分担电流变化，常用符号为C，单位是法拉（F）。

4. 电阻器（R）：电阻器是一种控制电流大小的元件，它的作用是限制电流的流动，常用符号为R，单位是欧姆（Ω）。

5. 频率（f）：频率指单位时间内交变电流变化的次数，单位是赫兹（Hz）。

6. 周期（T）：周期指一个完整的交变电流的周期，即从一个极值到下一个极值所经过的时间，单位是秒（s）。

三、交变电路中的重要规律和公式在分析交变电路时，有一些重要的规律和公式需要掌握：1. 电压与电流的关系：U = I * Z，其中U表示电压，I表示电流，Z 表示交流电阻（由电感、电容和电阻组成）。

2. 交流电路中的欧姆定律：I = U / Z，欧姆定律同样适用于交变电路，但要注意其中的电阻值是交流电阻。

物理高二交变电流知识点交变电流是物理学中的重要概念之一。

它是电流在时间上发生周期性变化的现象。

对于学习物理的高中生来说，了解和掌握交变电流的相关知识点是必要的。

本文将介绍高二物理交变电流的几个重要知识点。

一、交变电流的定义和特点交变电流是指电流随着时间的推移而周期性变化的电流。

它的方向和大小在一个周期内是不断改变的。

交变电流通常用正弦函数表示，具有周期性、可变化和周期性变化的特点。

二、交变电流的频率和周期交变电流的频率是指单位时间内交变电流经过一个完整周期的次数。

频率的单位是赫兹(Hz)。

周期是指交变电流完成一个完整周期所需的时间。

频率和周期之间有以下关系：频率=1/周期。

在交流电路中，常见的电网频率为50Hz，即每秒完成50个周期。

三、交变电流的有效值和最大值交变电流的有效值是指具有相同功率交流电与相同功率直流电所产生的能力相同的电流。

有效值用大写字母“I”表示。

最大值是指交变电流的最大瞬时值，用大写字母“Imax”表示。

交变电流的有效值与最大值之间有以下关系：有效值=最大值/根号2。

四、交变电流的振幅和相位差交变电流的振幅是指交变电流波形图中从波峰到波谷的距离的一半。

振幅用小写字母“a”表示。

相位差是指两个交变电流波形图之间的时间差，常用角度来表示。

相位差可以使正值或负值，分别表示正相位差或负相位差。

五、交变电流的阻抗和电感在交流电路中，电流的流动受到电路元件的阻碍，这种阻碍被称为阻抗。

阻抗的单位是欧姆(Ω)。

电感则是一种导体对交变电流的电阻。

当电流通过电感时，电感会产生电磁感应，阻碍电流的流动。

六、交变电流的功率和功率因素交变电流的功率是指电流在单位时间内所做的功。

功率的单位是瓦特(W)。

在交流电路中，根据交流电压和电流的相位差，功率可以分为视在功率、有功功率和无功功率。

功率因素是指有功功率与视在功率之间的比值。

七、交变电流的应用交变电流广泛应用于生活和工业中的电力系统、电器设备和通信系统中。

1交变电流[学习目标] 1.通过实验观察交变电流的方向.2.会分析交变电流的产生过程，会推导交变电流电动势的表达式.3.知道什么是正弦式交变电流，知道正弦式交变电流的瞬时值表达式.4.了解交流发电机的构造及工作原理．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作交变电流，简称交流．2．直流：方向不随时间变化的电流称为直流．二、交变电流的产生交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向垂直，用右手定则判断线圈切割磁感线产生的感应电流方向．三、交变电流的变化规律1．中性面(1)中性面：与磁感线垂直的平面．(2)当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量最大，线圈中的电流为零．2．从中性面开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式：e＝E m sin ωt，E m叫作电动势的峰值，E m＝NωBS.3．正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流．4．正弦式交变电流和电压电流表达式i＝I m sin_ωt，电压表达式u＝U m sin_ωt.其中I m、U m分别是电流和电压的最大值，也叫峰值．四、交流发电机1．主要构造：电枢和磁体．2．分类(1)旋转电枢式发电机：电枢转动，磁极不动．(2)旋转磁极式发电机：磁极转动，电枢不动．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)线圈在通过中性面时电流的方向发生改变．(√)(4)从线圈平面经中性面时开始计时，在线圈转动90°角的时间内，电流一直增大．(√)(5)从线圈平面与中性面垂直开始计时，在线圈转动2圈的过程中电流方向改变4次．(√)(6)线圈转动过程中通过线圈的磁通量最大的位置，也是感应电流最大的位置．(×)一、交变电流与直流1．交变电流大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流．2．常见的交变电流的波形图实际应用中，交变电流有着不同的变化规律，常见的有以下几种，如图1所示．图13．直流方向不随时间变化的电流叫作直流，大小和方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流．如图所示，属于交流电的是()答案 C解析电流大小、方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征．A、B、D三项所示的电流大小随时间做周期性变化，但其方向不变，不是交变电流，它们是直流电，故A 、B 、D 错误；C 选项中电流符合交变电流的特征，故C 正确．二、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所示，则：图2(1)线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向如何变化？(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感应电流最大．线圈转到甲或丙位置时线圈中感应电流最小，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．中性面位置(S ⊥B ，如图2中的甲、丙)线圈平面与磁场垂直的位置，此时Φ最大，ΔΦΔt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 ，如图2中的乙、丁)此时Φ为0，ΔΦΔt最大，e 最大，i 最大． (多选)下图中，哪些情况线圈中产生了交变电流( )答案BCD针对训练在水平向右的匀强磁场中，一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路．t1、t2时刻线框分别转到如图3甲、乙所示的位置，图甲中线框与磁感线平行，图乙中线框与磁感线垂直，下列说法正确的是()图3A．t1时刻穿过线框的磁通量最大B．t1时刻电阻中的电流最大，方向从右向左C．t2时刻穿过线框的磁通量变化最快D．t2时刻电阻中的电流最大，方向从右向左答案 B解析t1时刻，穿过线框的磁通量为零，线框产生的感应电动势最大，电阻中的电流最大，根据楞次定律判断知通过电阻的电流方向从右向左，A错误，B正确；t2时刻，穿过线框的磁通量最大，磁通量的变化率为零，线框产生的感应电动势为零，电阻中的电流为零，C、D 错误．三、正弦式交变电流的变化规律导学探究如图4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L1，bc边长为L2，线圈面积S＝L1L2，磁感应强度为B，则：图4(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 2ω2sin ωt ＝12BL 1L 2ωsin ωt ＝12BSωsin 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．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 .2．交变电流的峰值E m ＝NωBS ，I m ＝NωBS R ＋r ，U m ＝NωBSR R ＋r. 说明 电动势峰值E m ＝NωBS 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5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相同．图5如图6所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝2πT ，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6(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值．(2)从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始感应电动势的瞬时值表达式．(3)由图示位置转过30°角时电路中电流的瞬时值．(4)线圈从开始计时经16s 时线圈中的感应电流的瞬时值． (5)外电路R 两端电压的瞬时值表达式．答案 (1)2 2 V (2)e ＝22cos 2πt (V) (3)65 A (4)25 A (5)u R ＝825cos 2πt (V) 解析 (1)设转动过程中线圈中感应电动势的最大值为E m ，则E m ＝nBL 2ω＝100×2π×0.12×2π V ＝2 2 V.(2)从题图所示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e ＝E m cos ωt ＝22cos 2πt (V)．(3)从题图所示位置转过30°角时感应电动势的瞬时值e ′＝22cos 30° V ＝ 6 V ，则电路中电流的瞬时值为i ＝e ′R ＋r ＝65A. (4)t ＝16 s 时，e ″＝E m cos ωt ＝22cos(2π×16)＝ 2 V ， 对应的电流的瞬时值i ′＝e ″R ＋r ＝25A (5)由欧姆定律，得u R ＝e R ＋rR ＝825cos 2πt (V)．确定正弦式交变电流电动势瞬时值表达式的基本方法1．确定线圈转动从哪个位置开始计时，以确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化．2．确定线圈转动的角速度．3．确定感应电动势的峰值E m ＝NωBS .4．写出瞬时值表达式e ＝E m sin ωt 或e ＝E m cos ωt .四、交变电流的图像如图7甲、乙所示，从图像中可以得到以下信息：图7(1)交变电流的峰值E m 、I m .(2)两个特殊值对应的位置：①e ＝0(或i ＝0)时：线圈位于中性面上，此时ΔΦΔt＝0，Φ最大． ②e 最大(或i 最大)时：线圈平行于磁感线，此时ΔΦΔt最大，Φ＝0. (3)e 、i 大小和方向随时间的变化规律．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像如图8甲所示，则下列说法中正确的是( )图8A ．t ＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B ．t ＝0.01 s 时刻，Φ的变化率达到最大C ．t ＝0.02 s 时刻，电动势的瞬时值达到最大D ．该线圈产生的相应感应电动势的图像如图乙所示答案 B解析 由题图甲知，当t ＝0时，Φ最大，说明线圈平面与中性面重合，故选项A 错误；当t＝0.01 s 时，Φ最小，为零，Φ－t 图像的斜率最大，即Φ的变化率ΔΦΔt最大，故选项B 正确；当t ＝0.02 s 时，Φ最大，此时电动势的瞬时值为零，故选项C 错误；由以上分析可知，选项D 错误.1．(交变电流的产生)(2020·山西实验中学高二月考)如图所示，各图中面积均为S 的线圈绕其对称轴或中心轴在磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，从图示时刻开始计时，能产生正弦交变电动势e ＝BSωsin ωt 的是( )答案 A解析由题图可知，只有A、C两图线圈转动时穿过线圈的磁通量发生变化，产生交变电流，但C图产生的感应电动势按余弦规律变化，即e＝BSωcos ωt，A图产生的感应电动势按正弦规律变化，即e＝BSωsin ωt；B、D两图线圈转动时均没有导致磁通量变化，不能产生感应电动势．选项A正确，B、C、D错误．2.(交变电流的图像)(多选)一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动，线圈中的感应电动势e随时间t变化的规律如图9所示，则下列说法正确的是()图9A．图中曲线是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的B．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零C．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零D．感应电动势e的方向变化时，穿过线圈的磁通量最大答案ACD解析由题图可知，当t＝0时，感应电动势最大，说明穿过线圈的磁通量的变化率最大，磁通量为零，即题图中曲线是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的，选项A正确；t1、t3时刻感应电动势为零，穿过线圈的磁通量的变化率为零，磁通量最大，选项B错误，C正确；感应电动势e的方向变化时，线圈通过中性面，此时穿过线圈的磁通量最大，选项D正确．3.(交变电流的图像)如图10所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正，则下列四幅图像中可能正确的是()图10答案 C解析以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时为计时起点，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为b到a，为负值，且线圈远离中性面，Φ减小，电流增大，故选项C正确．4.(交变电流的变化规律)有一匝数为10匝的正方形线圈，边长为20 cm，线圈总电阻为1 Ω，线圈绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图11所示，垂直于线圈平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T．(线圈转动从中性面开始计时)图11(1)求该线圈产生的交变电流的电动势最大值、电流最大值分别为多少？(2)线圈从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式．答案(1)6.28 V 6.28 A(2)5.44 V(3)e＝6.28sin 10πt (V)解析(1)线圈产生的交变电流电动势最大值为E m＝NBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V，电流的最大值为I m＝E mR＝6.281A＝6.28 A.(2)线圈从题图所示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值E＝E m sin 60°≈5.44 V.(3)由于线圈转动是从中性面开始计时的，所以感应电动势瞬时值表达式为e＝E m sin ωt＝6.28sin 10πt (V).考点一交变电流的理解与产生1．(多选)下列图像中属于交变电流的有()答案ABC解析选项D中，电流大小随时间变化，但因其方向不变，所以是直流．选项A、B、C中i的大小和方向均做周期性变化，故它们属于交变电流．2.如图1所示，一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴OO′沿顺时针方向转动，引出线的两端分别与相互绝缘的两个半圆形铜环M和N相连．M和N又通过固定的电刷P和Q与电阻R相连．在线圈转动过程中，通过电阻R的电流()图1A．大小和方向都随时间做周期性变化B．大小和方向都不随时间做周期性变化C．大小不断变化，方向总是P→R→QD．大小不断变化，方向总是Q→R→P答案 C解析半圆环交替接触电刷，从而使输出电流方向不变，这是一个直流发电机模型，由右手定则知，外电路中电流方向是P→R→Q，故C正确．3．(2020·安徽阜阳三中高二月考)交流发电机发电示意图如图2所示，线圈转动过程中，下列说法正确的是()图2A．转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大B．转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零C．转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大D．转到图丁位置时，AB边中感应电流方向为A→B答案 D解析 转到题图甲位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，但磁通量变化率最小，为零，选项A 错误；转到题图乙位置时，线圈平面与磁感线平行，线圈中产生的感应电动势最大，选项B 错误；转到题图丙位置时，线圈位于中性面位置，此时线圈中产生的感应电流最小，且感应电流方向改变，选项C 错误；转到题图丁位置时，线圈平面与磁感线平行，切割速度与磁感线垂直，根据右手定则可知，AB 边中感应电流方向为A →B ，选项D 正确． 考点二 正弦式交变电流的变化规律4．交流发电机工作时电动势为e ＝E m sin ωt ，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势e ′变为( )A ．E m sin ωt 2B ．2E m sin ωt 2C ．E m sin 2ωtD.E m 2sin 2ωt 答案 C 解析 感应电动势的瞬时值表达式e ＝E m sin ωt ，而E m ＝NBωS ，ω＝2πn ，当n 提高一倍时，ω加倍；当ω加倍而S 减半时，E m 不变，故C 正确．5．(多选)如图3所示，矩形线圈abcd 放在匀强磁场中，ad ＝bc ＝l 1，ab ＝cd ＝l 2.从图示位置起该线圈以角速度ω绕不同转轴匀速转动，则( )图3A ．以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωtB ．以O 1O 1′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωtC ．以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωcos ωtD ．以OO ′为转轴跟以ab 为转轴一样，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωcos ωt答案 CD解析 以O 1O 1′为轴转动时，磁通量不变，不产生交变电流．无论以OO ′为轴还是以ab 为轴转动，感应电动势的最大值都是Bl 1l 2ω，由于是从与磁场平行的面开始计时，产生的是余弦式交变电流，故C 、D 正确，A 、B 错误．6.(多选)如图4所示，一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，转动过程线框中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e ＝0.5sin (20t ) V ，由该表达式可推知以下哪些物理量( )图4A．匀强磁场的磁感应强度B．线框的面积C．穿过线框的磁通量的最大值D．线框转动的角速度答案CD解析根据正弦式交变电流的感应电动势的瞬时值表达式e＝BSωsin ωt可得ω＝20 rad/s，而穿过线框的磁通量的最大值为Φm＝BS，根据BSω＝0.5 V可知磁通量的最大值Φm＝0.025 Wb，无法求出匀强磁场的磁感应强度和线框的面积，故C、D正确．考点三交变电流的图像7.一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势如图5所示．下列判断正确的是()图5A．t＝0.01 s时刻，线圈平面处于中性面位置B．t＝0.02 s时刻，线圈平面与磁感线平行C．t＝0.01 s时刻，通过线圈平面的磁通量为零D．1 s内电流的方向变化50次答案 A解析由题图可知t＝0.01 s和t＝0.02 s时，感应电流为零，则感应电动势为零，磁通量最大，线圈平面处于中性面位置，A正确，B、C错误；由于正弦式交变电流在一个周期内电流方向变化两次，而该交变电流的周期为0.02 s，则1 s内电流的方向变化100次，D错误．8．(多选)如图6甲所示，一个矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向且与线圈共面的轴OO′匀速转动，从某个时刻开始计时，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化如图乙所示，则下列说法中正确的是()图6A ．t ＝0时刻线圈处于中性面位置B ．t 1、t 3时刻线圈中的感应电流最大且方向相同C ．t 2、t 4时刻穿过矩形线圈的磁通量最大，但感应电流却为零D ．t 5时刻穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率也为零答案 AC解析 t ＝0时刻穿过线圈的磁通量最大，所以线圈处在中性面位置，故A 正确；t 1、t 3时刻穿过线圈的磁通量为零，线圈平面与磁场平行，磁通量的变化率最大，感应电流最大，但方向相反，故B 错误；t 2、t 4时刻穿过矩形线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，所以感应电流为零，故C 正确；t 5时刻穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，故D 错误．9．(2020·安徽合肥一六八中学高二下测试)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势瞬时值表达式为e ＝102sin (4πt ) V ，则( )A ．该线圈转动的角速度为4 rad/sB ．t ＝0时刻线圈平面与磁场垂直C ．t ＝0.25 s 时，e 达到最大值D ．在1 s 时间内，线圈中电流方向改变10次答案 B解析 由交变电动势的瞬时值表达式e ＝102sin (4πt ) V ，可知感应电动势的最大值E m ＝10 2 V ，线圈转动的角速度ω＝4π rad/s ，选项A 错误；将t ＝0代入交变电动势的瞬时值表达式，可得感应电动势为0，则此时线圈处于中性面，线圈平面与磁场垂直，选项B 正确；将t ＝0.25 s 代入交变电动势的瞬时值表达式e ＝102sin (4πt ) V ，可得e ＝102sin π V ＝0，e达到最小值，选项C 错误；线圈转动的周期T ＝2πω＝0.5 s ，则在1 s 时间内线圈转过2周，转1周电流方向改变2次，则在1 s 时间内线圈中电流方向改变4次，选项D 错误．10．一矩形线圈有100匝，面积为50 cm 2，线圈内阻r ＝2 Ω，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从线圈平面与磁场平行时开始计时，已知磁感应强度B ＝0.5 T ，线圈的转速n ＝1 200 r/min ，外接一纯电阻用电器，电阻为R ＝18 Ω，试写出R 两端电压的瞬时值表达式．答案u＝9πcos (40πt) V解析n＝1 200 r/min＝20 r/s，角速度ω＝2πn＝40π rad/s，线圈产生的感应电动势的最大值E m＝NBSω＝100×0.5×50×10－4×40π V＝10π V，从线圈平面与磁场平行时开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式e＝E m cos ωt＝10πcos (40πt) V，由闭合电路欧姆定律i＝eR＋r，故R两端电压的瞬时值表达式u＝Ri＝9πcos (40πt) V.11.(2020·泉州市泉港区第一中学月考)如图7所示，矩形线圈匝数N＝100，ab＝30 cm，ad＝20 cm，匀强磁场磁感应强度B＝0.8 T，绕垂直磁场的轴OO′从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始匀速转动，角速度ω＝100π rad/s，则：图7(1)穿过线圈的磁通量最大值Φm为多大？(2)线圈产生的感应电动势最大值E m为多大？(3)感应电动势e随时间t变化的表达式？(从图示位置开始计时)(4)从图示位置开始匀速转动60°时，线圈中产生的感应电动势为多少？答案(1)0.048 Wb(2)480π V(3)e＝480πcos 100πt (V)(4)240π V解析(1)当线圈转至与磁感线垂直时，穿过线圈的磁通量有最大值，Φm＝BS＝0.8×0.3×0.2 Wb＝0.048 Wb(2)线圈平面与磁感线平行时，感应电动势有最大值为E m＝NBSω＝100×0.8×0.3×0.2×100π V＝480π V；(3)从题图所示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝E m cos ωt＝480πcos 100πt (V)；(4)从题图所示位置开始匀速转动60°，即ωt＝60°，则此时线圈中产生的感应电动势e′＝480π×cos 60° V＝240π V.。

5.1 交变电流教学设计一、基本信息课名 5.1 交变电流学科（版本）人教版高中物理选修3－2 章节第五章第一节学时一课时年级高二二、教材分析物理教材我们选用的是人教版，人教版物理选修3-2是针对理科班设计的物理必修课，课本重视物理知识板块的完整性和物理规律的内在联系，用多种演示实验和现实应用实例尽量充分揭示物理规律的内涵，应该说这对理科班学生深入理解物理规律，完整掌握物理知识板块都做好了充分铺垫。

教材注重知识的前后联系和推理演化，注重学生的自主学习和探究性学习，非常适合理科班学生提高思维能力，形成学科素养。

这节《交变电流》是教材电磁板块第五章第一节内容，是电磁理论在现实生活应用的典范。

电能是我们生活每时每刻都离不开的最重要的能量来源，交变电流是电能的利用和远距离传输的基础。

这节《交变电流》主要介绍交变电流的特性，产生原理和表达式。

课本通过手摇发电机的发电，增强学生对交变电流方向不断变化的理解；通过交流发电机的示意图引导学生探究交变电流的产生过程，同时利用分层设问的形式，锻炼了学生利用第四章电磁感应原理自行解决新情景物理问题的能力。

课本给出了正弦式交流电的表达式，并对峰值，瞬时值等概念做了强调。

最后课本以课外阅读的形式，对交流发电机做了深入介绍。

课本沿着从感性到理性，从定性到定量的思路，试着引导学生通过自学和探究最终对交变电流建立起完整清晰的印象。

三、学习者分析从生活中来，到生活中去，交变电流其实对学生来说不陌生，家庭电路中的交流电每天都接触，学生有一定的认识基础。

通过生活中的用电引入，从学生熟悉的事物入手，这样，既符合他们的认知规律，又使他们有亲切感，感觉物理就在身边，激发兴趣。

通过一年多的物理学习，宏志班的学生基本掌握了学习物理的技巧和能力，本班学生物理知识基础扎实，导学案能够积极主动的完成。

这节《交变电流》是继电磁感应学习之后，第一次利用所学知识理论，解决实际问题的尝试。

通过这节知识的学习，他们会学到一些新的物理概念，并深化和扩展原有知识的内涵。

《交变电流》教学设计【教材分析】本节内容是选自人民教育出版社2019 年出版的普通高中物理教科书选择性必修第二册第三章第1 节的内容，本节内容是前一章电磁感应的运用，也是本章后续学习的基础，具有承上启下的作用，同时本节内容与生产生活紧密相连，既有理论建构的难度，也有实际应用的价值，因此可以有效的培养学生理论模型建构的能力与运用理论知识解决实际问题的能力。

【教学目标】物理观念∶知道什么是直流电与交流电，知道交流电产生的过程科学思维∶通过对交变电流产生过程的分析与创新实验，培养学生理论联系实际的能力和创新思维。

科学探究：通过对交变电流产生过程分析，尝试使用生活中常见物品结合科学方法进行实验来研究物理问题，认识实验在物理中的重要作用。

科学态度与责任∶有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题。

【重难点】教学重点：知道什么是交变电流教学难点：掌握交变电流产生的原因【教学方法】教法：演示实验法、引导法、学法：观察法、合作探究法、小组实验法。

【教学过程】新课教学情境引入师：同学们，我们上课了活动：在正式开始上课后，设计一个停电的教学事故，教室突然处于黑暗之中，学生躁动紧张，大约5-6 秒后，打开教室照明设备。

师：刚刚我们经历了一小段停电的时光，伸手不见五指，你有什么感受？停电给我们的课堂就带来了很多的不便，可见电对我们的生产生活的重要作用，小到教室里的电脑灯火，大到高楼工厂，电无处不在，而我们现在习以为常的电，在100 多年前，可是非常稀缺的资源，吃水不忘挖井人，让我们一起来了解一下电力的发展简史。

师：介绍电力发展简史设计意图：让学生切身感受电对课堂的重要性，没有电教学都无法正常进行，联系现实生活，知道现代生活中电无处不在，深刻体会电对现代生活的重要作用，并介绍电力发展简史，感受科学进步对我们生产生活与发展的积极作用。

师：正是这些科学先辈的不懈努力才为我们今天的美好生活奠定了基础，他们如同灯塔照亮人类进步的道路，为了进一步了解现代电力系统，课前同学们参观了铜陵发电厂，现在请几位学生代表来和我们分享一下他们的所见所闻。

嗦夺市安培阳光实验学校高二物理交变电流的产生和变化规律、表征交变电流的物理量【本讲主要内容】交变电流的产生和变化规律、表征交变电流的物理量【知识掌握】【知识点精析】本讲的重点、难点是交流电的概念和变化规律，交变电流的有效值和交流电的优越性，有效值的物理意义。

高考主要考察交流电的产生和有效值、瞬时值的计算，题型都为选择题，尤其是有效值的计算，主要考察物理中的等效思想。

1. 交变电流的产生及其变化规律（1）交变电流：强度和方向都随时间周期性变化的电流。

（2）正弦交变电流的产生：一个矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴匀速转动便可产生。

（3）正弦交变电流的变化规律中性面：与磁场方向垂直的平面。

线圈转到中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零，线圈每经过一次中性面，电流的方向改变一次。

变化规律：正弦交变电流图象（如下图）：2. 表征交变电流的物理量（1）周期和频率交变电流的周期和频率是表征交变电流变化快慢的物理量。

周期T：交变电流完成一次周期性变化所需要的时间。

从交变电流产生的角度来看，它就等于旋转电枢式发电机中线圈转动的周期。

频率f ：交变电流在1s内完成周期性变化的次数。

显然，f =T1。

（1）有效值和最大值有效值：在热效应上和直流电等效的物理量。

譬如，上面的交流电流的有效值就是I 。

如果我们不要每次都用实验去测量，那么，物理学家已经用高等数学工具计算出来：对于正弦交流电而言，其有效值和最大值之间具有以下关系I =21Im U = 21Um我们已经介绍有效值在意义和对于正弦交流电的计算方法。

那么，在实际应用中，它还有什么价值呢？原来，交流电表中的实数全部都是有效值（交流电表的工作原理、为什么指示有效值，目前不便介绍，有兴趣的同学可以参看相关的课外资料）。

此外，人们通常口头上所说的多少伏、多少安的交流电也是指的交流电的有效值。

与之相对应的，最大值也有它的意义：譬如，当一个电容器接在交流电源上，它是否安全（不被击穿）取决于其间的场强情况，如果超过了额定场强，绝缘介质的击穿是一瞬间的事，而不需要多长时间的热效应累计。

第1课时 3.1《交变电流》1.课时教材分析：课标要求：1、通过实验认识交变电流，知道生产生活中使用的大多是正弦式交变电流，会用图像和公式描述正弦式交变电流。

2、经历建立正弦式交变电流模型、用右手定则和法拉第电磁感应定律推理得出正弦式交变电流方向和大小的规律的过程，体会建立模型与推理分析的思维方法。

3、了解发电机是将机械能转化为电能的装置，各种发电机的区别在于机械能产生的形式不同。

对课程标准的解读为：本条目要求学生了解交变电流的产生原理和交变电流的基本特征，属于了解水平。

学生应该从交流电的产生实验中明确，交流电的产生原理是电磁感应，知道交流电是大小和方向随时间发生周期性变化的电流。

学生能够根据交流电的特征，会用函数表达式来描述交变电流。

本章内容包括交变电流的规律，变压器模型及远距离输电模型，与之前所学内容构成完整的“电磁感应及其应用”体系，有利于培养学生的科学思维。

作为本章的第一节，本节内容既是对之前学习内容的巩固提升，又是为后面交变电流的描述做前期铺垫，是学生把知识从理论层面到应用层面的过渡，有承上启下的作用。

本节课从学生采访的实例反映的社会问题入手，以此创立与本单元知识密切相关的挑战性大任务，并分解为与每一章节相对应的子任务。

在逐层探究过程中提升学生的学科素养。

2.课时学情分析：在之前的教材学习中，学生已经初步了解产生感应电流的条件、感生电动势和动生电动势公式、也会用法拉第电磁感应定律和右手定则来判定电流的方向。

但对于在实际电路中具体分析上述知识的能力尚且不足，也不能把上述知识形成体系、综合处理解决问题，因此需要教师在教学中要加以引导。

3.课时学习重点：1、直流和交流的概念。

2、对特殊位置进行进行定性分析，得到交变电流的规律。

3、通过对一般位置的推导，能定量得到电动势瞬时值的表达式。

4.课时学习难点：对一般位置定量计算电动势的表达式。

5.课时学习目标：核心知识素养:交变电流的特征和规律物理观念:通过对交变电流的认识,深化物质观念；了解发电机工作过程中的能量转化科学思维:经历建立正弦式交变电流模型、用右手定则和法拉第电磁感应定律推理正弦式交变电流方向和大小的规律的过程,体会建立模型与推理分析的思维方法科学探究:分析发电机电动势的过程中经历从特殊到一般的探究过程，并能基于结果分析模拟发电机发电图像不是正弦的原因。

交变电流与发电机一、基础知识1．交变电流的产生——典型物理情景的建立磁通量最大⇐中性面⇒电流为零⇓线圈经过中性面时，电流变向一次2．交流电的“四值”最大值⇒E m＝NBSω⇒计算电容器的耐压值瞬时值⇒e＝E m sin ωt⇒计算闪光电器的闪光时间等正余弦交流电的有效值⇒E＝E m/2⇒电表的读数及计算电热、电功及保险丝的熔断电流等平均值⇒E＝NΔΦ/Δt⇒计算通过电阻的电荷量二、方法技巧交变电流瞬时值表达式书写的基本思路(1)确定正余弦交变电流的峰值，根据已知图像或由公式E m＝NBSω求出相应峰值。

(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。

如：①线圈从中性面开始计时，则i－t关系为正弦函数，函数表达式为i＝I m sin ωt。

②线圈从垂直中性面开始计时，则i－t关系为余弦函数，函数表达式为i＝I m cos ωt。

三、易错易混点1．只有正弦交流电最大值与有效值间才有2倍关系。

2．计算电热时只能用有效值，不可用平均值。

当堂训练1．图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，不能产生正弦式交变电流的是()2．[多选]一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电流电动势如图1所示，下列说法正确的是( )A ．交流电动势的最大值为20 VB ．交流电动势的有效值为10 2 VC ．交流电动势的频率为50 HzD ．交流电动势的周期为0.04 s3 [多选](2013·山东高考)图4－1－4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( )A ．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4．在阻值为R 1和R 2的两个电阻的两端，分别加上50 V 的直流电压和某一交流电压，则下面关于交流电压有效值的说法正确的是 ( )A ．若两电阻在相等时间内产生的热量相等，则交流电压有效值为50/ 2 VB ．若R 1＝R 2，且两电阻热功率相等，则交流电压有效值为50 VC ．若R 1＝R 2，且两电阻产生的热量相等，则交流电压有效值为50 VD ．不论R 1是否等于R 2，只要两电阻的热功率相等，则交流电压的有效值为50 V5．[多选]关于交流电的有效值和最大值，下列说法中正确的是( )A ．任何形式的交流电压的有效值都是U ＝U m 2的关系 B ．只有正弦交流电才具有U ＝U m 2的关系 C ．照明电压220 V 和动力电压380 V 指的都是有效值D ．交流电压表和电流表测量的是交流电的最大值6．[多选]一只“220 V,100 W ”的灯泡接在u ＝311sin 314t (V)的交变电源上，则下列判断正确的是A ．灯泡能正常发光B ．与灯泡串联的电流表的读数为0.45 AC ．与灯泡并联的电压表的读数为220 VD ．通过灯泡的电流表达式为i ＝0.45sin 314t (A)7．某种型号的电热毯接在交流电源上，通过整流装置使加在电热丝上的电压的波形如图所示，此时接在电热丝两端的交流电压的有效值是A．110 V B．156 V C．220 V D．311 V8．正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图甲所示的方式连接，R＝10 Ω，交流电压表的示数是10 V．图乙是交变电源输出电压u随时间t变化的图像．则()甲乙A．通过R的电流i R随时间t变化的规律是i R＝2cos 100πt (A)B．通过R的电流i R随时间t变化的规律是i R＝2cos 50πt (V)C．R两端的电压u R随时间t变化的规律是u R＝52cos 100πt (V)D．R两端的电压u R随时间t变化的规律是u R＝52cos 50πt (V)9．一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，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则() A．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 J10．如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波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1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为()A．1∶ 2 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶611． [2014·天津卷、多选] 如图1所示，在匀强磁场中，一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像如图2中曲线a、b所示，则( )图1 图2A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3C．曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD．曲线b表示的交变电动势有效值为10 V12．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图10－1－16甲所示．产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示．则下列说法正确的是()图10－1－16A．t＝0.01 s时穿过线框的磁通量最小B．该交变电动势的有效值为11 2 VC．该交变电动势的瞬时值表达式为e＝222cos (100πt) VD．电动势瞬时值为22 V时，线圈平面与中性面的夹角为45°二、填空题13.一交流电压随时间变化的图像如图6所示．若将该电压加在10 μF的电容器上，则电容器的耐压值应小于________ V；若将该电压加在一阻值为1 kΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝额定电流不能低于_____ A.14.一阻值恒定的电阻器，当两端加上10 V的直流电压时，测得它的功率为P；当两端加上某一正弦交流电压时，测得它的功率为P/2.由此可知该交流电压的有效值为______V，最大值为________V.15．某集装箱吊车的交流电动机输入电压为380 V，则该交流电压的最大值是________V．当吊车以0.1 m/s的速度匀速吊起总质量为5.7×103 kg的集装箱时，测得电动机的电流为20 A，则电动机的工作效率为________．(g取10 m/s2)。

第一讲交变电流的产生和描述【学习目标】1.理解交变电流的产生原理，会推导出电动势的瞬时值。

2.会判断在中性面和平行面位置各个物理量的区别。

3.会结合物理情景和图像分析“四值”，并且进行简单的计算问题。

【知识点一】交变电流定义：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫交流电。

【例】下图中画出了六种电流随时间变化的图像.这六个图中的电流,都随时间t作周期性变化,其中属于交流电的是________,属于正弦式交流电的是________.【知识点二】正、余弦交流电：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，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。

2.变化规律：（1）中性面：与磁感线垂直的平面。

平行面（也叫垂直于中性面的位置）：与磁感线平行的平面。

（2）正弦交流电的函数表达式若n 匝面积为S 的线圈以角速度ω绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从中性面开始计时，其函数形式为t NBS e ωωsin =，用ωNBS E m =表示电动势最大值，则有t E e m ωsin =。

若与外电阻R 串联，则其电流大小为i ＝e R ＝E mR sin ωt ＝I m sin ωt ，电压大小为u ＝U m ·sin ωt ＝RE mR ＋r sin ωt 。

(3)线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变，电动势的瞬时值表达式：e t m =εω·s i n ，感应电流的瞬时值表达式：i I t m =·s i n ω. (4)线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变，电动势的瞬时值表达式：et m =εω·c o s ，感应电流的瞬时值表达式：i I t m =·c o s ω。

交变电流必备知识·自主学习一、交变电流干电池电源和手摇发电机均能使小灯泡发光,这两种电源的本质区别是什么?提示:干电池提供直流电,而手摇发电机提供交流电。

1.恒定电流:大小和方向都不随时间变化的电流。

2.交变电流:大小和方向随时间做周期性变化的电流,简称交流电。

3.正弦交变电流:电流随时间按正弦函数规律变化的交变电流,简称正弦交流电。

二、正弦交变电流的产生和表述1.产生:闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时, 线圈中产生的感应电流。

2.表述:(1)电动势:e=E m sinωt,E m=NBSω。

(2)电流:i=I m sinωt。

(3)电压:u=U m sinωt。

3.中性面:中性面的特点有①④⑤。

①线圈平面与磁场垂直。

②线圈平面与磁场平行。

③穿过线圈的磁通量为零。

④穿过线圈的磁通量最大。

⑤线圈越过中性面时电流的方向改变。

关键能力·合作学习知识点一直流电和交变电流1.直流电分类及图像:(1)大小和方向都不随时间改变的电流叫恒定电流,如图甲所示。

(2)方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉冲直流电,如图乙所示。

2.交变电流的分类及图像:(1)正弦交流电随时间变化的图像是一条正弦曲线,如图所示。

从图中可以知道正弦交流电的最大值I m和周期T。

(2)非正弦交流电的形式多种多样,如图是几种常见的交变电流的图像。

【典例】(2020·莱西高二检测)图中各图线不表示交流电的是( )【解析】选B。

交流电是指电流的方向发生变化的电流,电流的大小是否变化对其没有影响,电流的方向变化的有A、C、D,B是直流,本题选不是交流电的,故选B。

1.(多选)如图所示的四种随时间变化的电流图像,其中属于交变电流的是 ( )【解析】选C、D。

电流的大小和方向都随时间做周期性变化的电流是交变电流,A、B所示的电流虽然大小做周期性变化,但电流的方向不变,所以不是交变电流,选项C、D正确,A、B错误。

高二上物理交变电流知识点交变电流是指其方向和大小在时间上都随时间发生周期性变化的电流。

交变电流在现代社会的电力传输、通信、电子设备等方面起着重要作用。

本文将介绍高二上学期物理课程中涉及的交变电流的主要知识点。

一、交变电流的特点1. 频率：交变电流的频率是指电流方向变化的次数，单位为赫兹（Hz）。

一般来说，电力传输中使用的交流电的频率为50Hz或60Hz。

2. 周期：交变电流的周期是指电流方向变化一次所经过的时间，周期的倒数即为频率。

3. 有效值：交变电流的有效值是指与直流电相当的能够产生相同功率的交变电流值。

二、交变电流的产生与表示1. 交流电源：交流电源是产生交变电流的设备，常用的交流电源有交流发电机、交流电池等。

交流电源的输出电压可表示为正弦函数的形式。

2. 极坐标法表示：交变电流可用极坐标法表示，即通过一个矢量表示电流的幅值和相位差。

矢量的模长表示电流的幅值，矢量的方向表示电流的相位。

三、交变电流的电压与电流关系1. 交变电压的表示：交变电压可用正弦函数表示，即随时间的变化而改变方向和大小。

交变电压的有效值等于其峰值的一半。

2. 电流与电压的关系：交变电流与电压之间的关系可以用欧姆定律和物理性质表达，即 U=IR，其中 U 表示电压，I 表示电流，R 表示电阻。

四、电阻中的交变电流1. 交变电流通过电阻时的能量损耗：交变电流通过电阻时，由于电阻产生的电热效应会导致能量损耗，能量损耗与电流的平方成正比。

2. 电阻中的交变电流与直流电流的等效：在相同电流有效值的情况下，电阻中的交变电流和直流电流产生相同的热效应。

五、电感与交变电流1. 电感的概念：电感是指导线圈等的导体中由于电流变化而产生的感应电动势与此电流的变化率成正比的物理量。

2. 电感对交变电流的影响：电感对交变电流具有阻抗的作用，阻碍电流变化的速度，使电压和电流之间存在相位差。

六、电容与交变电流1. 电容的概念：电容是指两个导体之间由于电荷分布而产生的电势差与电荷量之比。

交变电流综合复习一、正弦式交变电流（1）瞬时值：e =NBSωsin ωt (中性面开始计时) e =NBSωcos ωt (中性面的垂直面开始计时)（2）峰值：E m =NBSω，峰值与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，但转轴必须垂直于磁场（3）周期：T=2πω 频率：f =1T（4）中性面和垂直面的比较1. 线圈处于中性面位置时，穿过线圈的Φ最大，但线圈中的电流为零．2. 线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流方向都要改变．线圈转动一周，感应电流方向改变两次．【例1】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OO ′轴以10π rad/s 的角速度匀速转动，如图所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T ，问： (1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少． (2)若从中性面位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的表达式． (3)线圈从中性面位置开始，转过30°时，感应电动势的瞬时值是多大．【例2】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为零C ．从A ～D 线圈转过的角度为2πD ．若从O ～D 历时0.02 s ，则在1 s 内交变电流的方向改变100次【例3】如图a 所示，一矩形线圈abcd 放置在匀强磁场中，并绕过ab 、cd 中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ=45°时（如图b ）为计时起点，并规定当电流自a 流向b 时电流方向为正．则下列四幅图中正确的是（ ）【变式1】1.（多选）如图所示，矩形线圈abcd 放在匀强磁场中，ad ＝bc ＝l 1，ab ＝cd ＝l2.从图示位置起该线圈以角速度ω绕不同转轴匀速转动，则( ) A ．以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωt B ．以O 1O 1′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωt C ．以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωcos ωtD ．以OO ′为转轴跟以ab 为转轴一样，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin (ωt ＋π2)2. (多选)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 ′轴观察，线圈沿逆时针方向转动。

交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述预习学案【学习目标】1．理解交变电流的产生过程，能正确书写交变电流的函数表达式。

2．理解并掌握交变电流图象的意义。

3．理解描述交变电流的几个物理量，会计算交变电流的有效值。

4．知道交流电四值在具体情况下的应用。

【知识回顾】一、交变电流、交变电流的图象1．交变电流大小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象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕磁场方向的轴匀速转动。

(2)图像：线圈从中性面位置开始计时，各物理量随时间变化的图像，如图甲、乙、丙、丁所示。

*线圈每转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次。

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)：交变电流完成一次变化(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次数．单位是。

(3)周期和频率的关系：T＝1 f.2．交变电流的瞬时值、峰值和有效值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。

* ①线圈从中性面开始转动：e＝E m sinωt。

②线圈从与中性面垂直位置开始转动：e＝E m cosωt。

(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的。

*线圈平面平行于磁场方向时电动势最大：E m＝nBSω。

(3)有效值：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在一个周期内产生的相等，就把这一直流的数值叫作这一交流的有效值。

E＝E m2，U＝U m2，I＝I m2。

【预习自测】一、辨析自测1．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。

()2．线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。

( )3．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。

( )4．交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。

( )5．交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。