5.1 交变电流
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高二下学期物理教学进度安排表
高二下学期物理教学进度安排表下面是高二下学期物理教学进度安排表：周次。
起讫时间。
教学内容4.1、4.2.探究感应电流的产生条件4.3.楞次定律4.4.法拉第电磁感应定律4.5.电磁感应现象的两类情况4.6.互感和自感4.7.涡流、电磁阻尼和电磁驱动5.1.交变电流5.2.描述交变电流的物理量5.3.电感和电容对交变电流的影响5.4.变压器5.5.电能的输送6.1.传感器及其工作原理6.2.传感器的应用6.3.实验：传感器的应用7.1.物体是由大量分子组成的7.2.分子的热运动7.3.分子间的作用力7.4.温度和温标7.5.内能8.1.气体的等温变化8.2.气体的等容变化和等压变化8.3.理想气体的状态方程8.4.气体的热现象的微观意义9.1.固体9.2.液体9.3.饱和汽和饱和气压9.4.物态变化中的能量交换10.1.功和内能10.2.热和内能10.3.热力学第一定律、能量守恒定律10.4.热力学第二定律10.5.热力学第二定律的微观解释10.6.能源和可持续发展16.1.实验：探究碰撞中的不变量16.2.动量守恒定律（一）16.3.动量守恒定律（二）16.4.碰撞16.5.反冲运动火箭计划课时数为每个教学内容2-3课时，共计54课时。
实际完成进度为：周次。
起讫时间。
教学内容。
实际完成进度4.1、4.2.12.21-2.27.探究感应电流的产生条件。
已完成4.3.2.28-3.6.楞次定律。
已完成4.4.3.7-3.13.法拉第电磁感应定律。
已完成4.5.3.14-3.20.电磁感应现象的两类情况。
已完成4.6.3.21-3.27.互感和自感。
未完成4.7.3.28-4.3.涡流、电磁阻尼和电磁驱动。
未完成5.1.4.4-4.10.交变电流。
未完成5.2.4.11-4.17.描述交变电流的物理量。
未完成5.3.4.18-4.24.电感和电容对交变电流的影响。
未完成5.4.4.25-5.1.变压器。
5.1 交变电流
第五章 交变电流
5.1 交变电流
一、交变电流的概念
1、直流电流(DC) 方向不随时间变化的电流 2、交变电流(AC) 大小和方向都随时间做周期性变化的电流
二、交变电流的产生
交 流 发 电 机 模 型
过程分析
B⊥S V // B
Φ最大 E=0 I=0
中性面
B∥S V⊥B Φ=0 E、I最大
感应电流方向b到a
三、交变电流的变化规律 以线圈经过中性面开始计时，切割边L1 ，另一边L2, 推导任意时刻t线圈中的感应电动势（演示 ）
e 2 NBL1v sin t
∴
e NBL1L2 sin t
令 Em 则有
L2 又v 2
NBL1L2=NBSω
e Em sin t
e为电动势在时刻t的瞬时值， Em为电动势的最大值（峰值）NBSω
B c
b
c d
c
b K L B A
c
b a
b
b
a
d
d
L
k
L
A
k
a
c K L B A d L
a
d
A
k B
A
B
a
e
Em
T/4 2T/4 3T/4 3π/2 T 2π
t
ωt
o
π/2
π
五、交变电流的种类 (1)正弦交流电 (2)示波器中的锯齿波扫描电压 (3)电子计算机中的矩讨论
线圈转动一周， 多少次经过中性面? 电流方向改变多少次?
c(d)
O a(b)
1.中性面：垂直磁场方向的平面．
（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大 φ=BS，但△φ/△t =0最小，（ ab和cd边都不切割 磁感线），线圈中的感应电动势为零．
5.1 交变电流
一、交变电流的概念
1、直流电流(DC) 方向不随时间变化的电流 2、交变电流(AC) 大小和方向都随时间做周期性变化的电流
二、交变电流的产生
交 流 发 电 机 模 型
过程分析
B⊥S V // B
Φ最大 E=0 I=0
中性面
B∥S V⊥B Φ=0 E、I最大
感应电流方向b到a
三、交变电流的变化规律 以线圈经过中性面开始计时，切割边L1 ，另一边L2, 推导任意时刻t线圈中的感应电动势（演示 ）
e 2 NBL1v sin t
∴
e NBL1L2 sin t
令 Em 则有
L2 又v 2
NBL1L2=NBSω
e Em sin t
e为电动势在时刻t的瞬时值， Em为电动势的最大值（峰值）NBSω
B c
b
c d
c
b K L B A
c
b a
b
b
a
d
d
L
k
L
A
k
a
c K L B A d L
a
d
A
k B
A
B
a
e
Em
T/4 2T/4 3T/4 3π/2 T 2π
t
ωt
o
π/2
π
五、交变电流的种类 (1)正弦交流电 (2)示波器中的锯齿波扫描电压 (3)电子计算机中的矩讨论
线圈转动一周， 多少次经过中性面? 电流方向改变多少次?
c(d)
O a(b)
1.中性面：垂直磁场方向的平面．
（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大 φ=BS，但△φ/△t =0最小，（ ab和cd边都不切割 磁感线），线圈中的感应电动势为零．
5.1交变电流
2、当线圈处于垂直于中性面（B∥S)时，感应 电动势不为零，磁通量最小为Φ=0
3、在线圈转动一周的过程中电流方向改变两次， 线圈每转到中性面位置时，感应电动势方向都要 改变。
二、大小为什么会改变？
一个闭合线框abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕 轴线OO'转动，边长ab=L1，ad=L2，转动速度为ω， 从线圈经过中性面个位置开始计时，求经过时间t时的 瞬时感应电动势。
当有N匝线圈时：e=NBSωsinωt 将NBSω定义为最大电动势Em
e=Emsinωt 当将此发电机与电阻R串联后总电阻为R总，电流为：
I=e/R总=(Em/R总)sinωt=Imsinωt 此时的路端电压为：
U=IR=e/R=Umsinωt
1、感应电动势的表达式与转轴位置、线圈形状有关吗？
2、公式e=Emsinωt是以中性面为计时起点的，若以垂直 与中性面为计时起点呢？
1、感应电动势的表达式与转轴位置、线圈形状均 无关。
2、公式e=Emsinωt是以中性面为计时起点的，若以垂直 与中性面为计时起点，则e=Emcosωt
正弦式 交流电
拓展：正弦式交变电流的图像：
e/V
O
t/
I/A
O
t/s
φ
O
t/s
1、交变电流：方向随时间作周期性变化的电流。
2、正弦式交变电流的变化规律： （1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次，感应电 流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两 次。
Vx
解：将AB的速度进行分解，如图
Vx=Vsinωt=(ωl2/2）sinωt
ab棒产生的感应电动势为：
e1=BL1Vx=(BL1ωL2/2）sinωt
3、在线圈转动一周的过程中电流方向改变两次， 线圈每转到中性面位置时，感应电动势方向都要 改变。
二、大小为什么会改变？
一个闭合线框abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕 轴线OO'转动，边长ab=L1，ad=L2，转动速度为ω， 从线圈经过中性面个位置开始计时，求经过时间t时的 瞬时感应电动势。
当有N匝线圈时：e=NBSωsinωt 将NBSω定义为最大电动势Em
e=Emsinωt 当将此发电机与电阻R串联后总电阻为R总，电流为：
I=e/R总=(Em/R总)sinωt=Imsinωt 此时的路端电压为：
U=IR=e/R=Umsinωt
1、感应电动势的表达式与转轴位置、线圈形状有关吗？
2、公式e=Emsinωt是以中性面为计时起点的，若以垂直 与中性面为计时起点呢？
1、感应电动势的表达式与转轴位置、线圈形状均 无关。
2、公式e=Emsinωt是以中性面为计时起点的，若以垂直 与中性面为计时起点，则e=Emcosωt
正弦式 交流电
拓展：正弦式交变电流的图像：
e/V
O
t/
I/A
O
t/s
φ
O
t/s
1、交变电流：方向随时间作周期性变化的电流。
2、正弦式交变电流的变化规律： （1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次，感应电 流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两 次。
Vx
解：将AB的速度进行分解，如图
Vx=Vsinωt=(ωl2/2）sinωt
ab棒产生的感应电动势为：
e1=BL1Vx=(BL1ωL2/2）sinωt
5.1交变电流
7
如图所示，一匝数10的矩形闭合线圈放置在匀强磁场中，绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度 匀速转动，线圈面积为50cm2，线圈电阻为5Ω，线圈中的感应电动势如图所示。则下列说法正确的是（）
A．电动势随时间变化的规律为 ，是正弦式交变电流
B．线圈旋转的角速度为5rad/s
C．线圈在1min内产生的电热为300J
D.t=0.02s时，穿过线圈的磁通量的变化率最大
3
在匀强磁场中的矩形线圈从性面开始匀速转动，穿过线圈平面的磁通量 与时间t的图像可能是( )
4
某交变电流发电机正常工作时产生的电动势e=Emsin t.若线圈匝数减为原来的一半，而转速增为原来的2倍，其他条件不变，则产生的电动势的表达式为( )
A.e=Emsin tB.e=2Emsin t
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。
预习评价
1
交变电流
(1)定义：和随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流，用符号表示；的电流，叫做直流，用符号表示。
(2)特点：随时间周期性变化是交变电流的最重要的特征．
2
中性面
(1)定义：与磁感线的平面叫做中性面．
2
如下图所示，能够产生交变电流的情况是()
3
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时开始计时，则在0～π2ω这段时间内()
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
(2)中性面特点：
如图所示，一匝数10的矩形闭合线圈放置在匀强磁场中，绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度 匀速转动，线圈面积为50cm2，线圈电阻为5Ω，线圈中的感应电动势如图所示。则下列说法正确的是（）
A．电动势随时间变化的规律为 ，是正弦式交变电流
B．线圈旋转的角速度为5rad/s
C．线圈在1min内产生的电热为300J
D.t=0.02s时，穿过线圈的磁通量的变化率最大
3
在匀强磁场中的矩形线圈从性面开始匀速转动，穿过线圈平面的磁通量 与时间t的图像可能是( )
4
某交变电流发电机正常工作时产生的电动势e=Emsin t.若线圈匝数减为原来的一半，而转速增为原来的2倍，其他条件不变，则产生的电动势的表达式为( )
A.e=Emsin tB.e=2Emsin t
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。
预习评价
1
交变电流
(1)定义：和随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流，用符号表示；的电流，叫做直流，用符号表示。
(2)特点：随时间周期性变化是交变电流的最重要的特征．
2
中性面
(1)定义：与磁感线的平面叫做中性面．
2
如下图所示，能够产生交变电流的情况是()
3
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时开始计时，则在0～π2ω这段时间内()
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
(2)中性面特点：
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S0，最小nBSω，最大感应电流最大，方向不变图像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 tΦ∆=∆和E I R =。
切记122E 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。
课件8：5.1交变电流
t
大,i最大,电流方向不改变。
【题组训练】 1.(多选)图中哪些情况线圈中产生了交流电 ( )
【解析】选B、C、D。根据正弦交流电产生的条件可知, 轴必须垂直于磁感线,但对线圈的形状没有特别要求。
2.一只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甲所示。则下列说法正 确的是 ( )
A.t=0时刻,线圈平面与中性面垂直 B.t=0.01s时刻,Φ的变化率最大 C.t=0.02s时刻,交流电动势达到最大 D.该线圈相应产生的交流电动势的图象如图乙所示
【解析】选B。t=0时刻,穿过线圈的磁通量最大,线圈 处于中性面的位置,选项A错误;t=0.01s时刻,Φ的变化 率最大,选项B正确;t=0.02s时刻,穿过线圈的磁通量最 大,线圈处于中性面的位置,磁通量变化率为零,电动势 为零,选项C、D错误。
【解析】选A、C。将t=0代入表达式,可得e=0,线圈位于 中性面位置,磁通量最大,A正确,B错误。将t=0.02s,代入 表达式得e=0,此时线圈位于中性面,穿过线圈的磁通量 最大;将t=0.005s代入表达式得e=10V,此时线圈垂直于中 性面,穿过线圈的磁通量为零,故C正确,D错误。
2.(多选)如图所示,一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直 于磁场方向的转轴匀速转动,转动过程中线框中产生的感 应电动势的瞬时值为e=0.5sin20tV,由该表达式可推知以 下哪些物理量( )
(2)电流的峰值为Im=
Em R
=6.28A。
答案:(1)6.28V (2)6.28A
【题组训练】 1.(多选)线圈在匀强磁场中匀速转动,所产生的交流电动势的瞬时 值表达式为e=10sin100πtV,则下列说法中正确的是 ( ) A.t=0时,线圈位于中性面,此时穿过线圈的磁通量最大 B.t=0时,线圈垂直中性面,穿过线圈的磁通量为零 C.t=0.02s时,e=0,线圈位于中性面,此时穿过线圈的磁通量最大 D.t=0.005s时,e=10V,线圈位于中性面,此时穿过线圈的磁通量最 大
大,i最大,电流方向不改变。
【题组训练】 1.(多选)图中哪些情况线圈中产生了交流电 ( )
【解析】选B、C、D。根据正弦交流电产生的条件可知, 轴必须垂直于磁感线,但对线圈的形状没有特别要求。
2.一只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甲所示。则下列说法正 确的是 ( )
A.t=0时刻,线圈平面与中性面垂直 B.t=0.01s时刻,Φ的变化率最大 C.t=0.02s时刻,交流电动势达到最大 D.该线圈相应产生的交流电动势的图象如图乙所示
【解析】选B。t=0时刻,穿过线圈的磁通量最大,线圈 处于中性面的位置,选项A错误;t=0.01s时刻,Φ的变化 率最大,选项B正确;t=0.02s时刻,穿过线圈的磁通量最 大,线圈处于中性面的位置,磁通量变化率为零,电动势 为零,选项C、D错误。
【解析】选A、C。将t=0代入表达式,可得e=0,线圈位于 中性面位置,磁通量最大,A正确,B错误。将t=0.02s,代入 表达式得e=0,此时线圈位于中性面,穿过线圈的磁通量 最大;将t=0.005s代入表达式得e=10V,此时线圈垂直于中 性面,穿过线圈的磁通量为零,故C正确,D错误。
2.(多选)如图所示,一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直 于磁场方向的转轴匀速转动,转动过程中线框中产生的感 应电动势的瞬时值为e=0.5sin20tV,由该表达式可推知以 下哪些物理量( )
(2)电流的峰值为Im=
Em R
=6.28A。
答案:(1)6.28V (2)6.28A
【题组训练】 1.(多选)线圈在匀强磁场中匀速转动,所产生的交流电动势的瞬时 值表达式为e=10sin100πtV,则下列说法中正确的是 ( ) A.t=0时,线圈位于中性面,此时穿过线圈的磁通量最大 B.t=0时,线圈垂直中性面,穿过线圈的磁通量为零 C.t=0.02s时,e=0,线圈位于中性面,此时穿过线圈的磁通量最大 D.t=0.005s时,e=10V,线圈位于中性面,此时穿过线圈的磁通量最 大
5_1 交变电流(原卷板)
5.1交变电流【基础知识梳理】知识点01 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．知识点02 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．知识点03 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，且线圈平面经过中性面时，电流方向就发生改变，故线圈转动一周电流方向改变两次．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＝Em sin ωt，Em叫做电动势的峰值．【实例】交变电流的产生假定线圈绕OO′轴沿逆时针方向匀速转动，如图1甲至丁所示，则：图1(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．【补充】两个特殊位置1．中性面位置(S⊥B，如图1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1中的乙、丁)此时Φ为0，ΔΦΔt最大，e最大，i最大．【实例】如图2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2(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)eab ＝BL1vsin ωt＝BL1L2ω2sin ωt＝12BL1L2ωsin 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eab ＝ecd，所以e总＝eab＋ecd＝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. 【补充】1．峰值表达式E m ＝nBSω，Im＝EmR＋r＝nBSωR＋r，Um＝ImR＝nBSωRR＋r说明电动势峰值Em＝nBSω由线圈匝数n、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积S共同决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关．如图3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32．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＝Em sin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt.(2)从与中性面垂直的位置开始计时e＝Em cos ωt，i＝Imcos ωt，u＝Umcos ωt.【总结】确定正弦式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Em＝nBSω.4．写出瞬时值表达式e＝Em sin ωt或e＝Emcos ωt.知识点04 交变电流的图象如图4甲、乙所示，从图象中可以得到以下信息：图4(1)交变电流的峰值Em 、Im和周期T.(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．【例题讲解】一、交变电流的理解1．对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列说法中正确的是（）A．电流大小变化，方向不变，是直流电B．电流大小、方向都变化，是交流电C．电流的周期是0.2s，最大值是0.2AD．电流做周期性变化，是交流电2．某实验装置如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈A和B。
交变电流公式总结
交变电流公式总结在交流电路中，电压和电流都是随时间变化的量，所以我们需要用到复数形式来描述交流电路的各种量。
复数形式表示了交流量的幅度和相位。
1.有效值公式电流的有效值是指与直流电路中产生相同功率的电流大小。
它是交流电路中最常用的电流表示方法，用符号I_rms表示。
它的计算公式为：I_rms = I_m / √2其中，I_m是电流的峰值（即在一个周期内的最大值）。
2.峰值公式电流的峰值是指电流在一个周期内的最大值。
它用符号I_m表示。
3.周期波形公式对于正弦波形的交流电流，其表达式为：I(t) = I_m * sin(2πft + φ)其中，I(t)是随时间变化的电流值，I_m是电流的峰值，f是电流的频率，φ是电流的相位角。
4.相位差公式相位差是指两个交流电的波形之间的时间差。
在交流电路中，电流和电压之间的相位差是一个重要的概念。
相位差用符号Φ表示。
5.电阻、电感和电容的交流电流公式在交流电路中，不同的电路元件对电流的影响是不同的。
下面介绍电阻、电感和电容在交流电路中的电流公式。
5.1.电阻的交流电流公式在纯电阻电路中，电流与电压的关系遵循欧姆定律。
电阻的电流公式为：I(t)=V(t)/R其中，I(t)是随时间变化的电流值，V(t)是随时间变化的电压值，R是电阻的阻值。
5.2.电感的交流电流公式在纯电感电路中，电流和电压之间的关系可以通过电感的阻抗来描述。
电感的交流电流公式为：I(t) = I_m * sin(2πft + φ)其中，I(t)是随时间变化的电流值，I_m是电流的峰值，f是电流的频率，φ是电流的相位角。
5.3.电容的交流电流公式在纯电容电路中，电流和电压之间的关系可以通过电容的阻抗来描述。
电容的交流电流公式为：I(t) = I_m * sin(2πft + φ)其中，I(t)是随时间变化的电流值，I_m是电流的峰值，f是电流的频率，φ是电流的相位角。
综上所述，交变电流公式主要包括有效值公式、峰值公式、周期波形公式、相位差公式，以及电阻、电感和电容的交流电流公式。
高二物理选修32_第五章交变电流知识点总结
高二物理选修32_第五章交变电流知识点总结第五章交变电流5.1 交变电流一、直流电(DC) 电流方向不随时间而改变交变电流(AC) 大小和方向都随时间做周期性变化的电流交流发电机模型的原理简图二、交变电流的产生中性面线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面(1)线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势为零(2)线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次三、交变电流的变化规律以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势(ab和cd边切割磁感线)e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值(峰值)(四、交流电的图像1五、交变电流的种类课堂练习25.2《描述交变电流的物理量》复习回顾(一)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。
其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。
(二)正弦交流电的产生及变化规律1、产生:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生正弦交流电。
2、中性面:跟磁场方向垂直的平面叫做中性面。
这一位置穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。
3、规律:瞬时值表达式:从中性面开始计时一、周期和频率物理意义:表示交流电变化的快慢1、周期:交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
2、频率:交变电流一秒内完成周期性变化的次数。
角频率:线圈在磁场中转动的角速度二、峰值和有效值3.有效值定义:E、U、I根据电流的热效应来规定，让交流与直流分别通过相同的电阻，如果在交流的一个周期内3它们产生的热量相等，就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。
4.正弦交流电的有效值与最大值的关系:IE mmI,E, 22说明:A、以上关系式只适用于正弦或余弦交流电;B、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值;C、交流电流表和交流电压表的读数是有效值D、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值注意:峰值(最大值)、有效值、平均值在应用上的区别。
5.1交变电流学案
5.1交变电流导学案【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【教学重难点】1．重点是交变电流产生的物理过程分析2．难点是交变电流的变化规律及应用【教学过程】一、基本知识导学：阅读课本31-33页，认识一下基本概念。
1、△恒定电流：和都不随时间而改变的电流叫恒定电流。
△直流：不随时间变化的电流称为直流。
△交变电流：和随时间周期性变化的电流叫。
2、图中甲和丙线圈所在的平面称为中性面。
此时，通过线圈的磁通量（最大还是最小）3、正弦交变电流：。
感应电动势的瞬时表达式：当负载是电灯等纯电阻用电器时，负载两端的电压表达式：流过的电流表达式：4、电动势的峰值：5、发电机的基本构成：①②发电机的基本种类：①②二、重难点探究：1、交变电流的产生原理：如课本上图5.1-3所示，假定线圈沿逆时针方向匀速转动，产生了正弦交变电流。
请同学按照以下思路分析线圈转动一周的过程中线圈中的电流情况。
①图中矩形线圈转动过程中，哪些边会产生电动势？②在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？过程甲→乙乙→丙丙→丁丁→甲电流方向③当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这些位置磁通量及磁通量的变化率等还有什么特点？⑤大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E经过负载流向F的电流记为正，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。
总结：【反馈练习】1.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2.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，穿过线圈平面的磁通量Φ与产生的感应电动势e 的大小关系正确的是 （ ）A ．Φ最大，e 最大．B ．Φ最小，e 最小．C ．Φ最大，e 最小．D ．Φ最小，e 最大． 2、交变电流的变化规律 （1）推导（画出侧视图）在磁感应强度B 的匀强磁场中，矩形线圈逆时针绕中轴匀速转动，角速度ω。
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5.1 交变电流
教学目标
（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
通过实验观察，激发学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知识解决物理问题的重要性
教学重点、难点
重点
1、交变电流产生的物理过程的分析.
2、交变电流的变化规律的图象描述。
难点
1、交变电流的变化规律及应用.
2、图象与实际发动机转动时的一一对应关系的理解。
教学过程
（一）引入新课
出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的
主要构造。
演示：将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电
路。
当线框快速转动时，观察到什么现象?
观察实验现象，思考为什么会有这样的现象产
生。
从而引入交变电流。
（二）进行新课
1、交变电流
直流（DC）：方向不随随时间变化的电流。
恒定电流：大小和方向都不随时间而改变的电流。
交变电流（AC）：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
为什么在匀强磁场中的线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动时能产生交变电
流？
当ABCD 线圈在磁场中绕OO ′轴转动时，哪些边切割磁感线? AB 与CD 。
两个特殊位置
(1)中性面(S ⊥B 位置；如图中的甲、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 位置，如图中的乙、丁)
此时Φ为0，ΔΦΔt 最大，e 最大，i 最大.(填“最大”或“0”) 3．交变电流的变化规律
设线圈平面从中性面开始转动，角速度是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 ，如右图所示。
设AB 边长为L 1，BC 边长L 2，磁感应强度为B ，这时
AB 边产生的感应电动势多大?
e AB =BL 1v sin ωt = BL 1·2
2L ωsin ωt =21BL 1L 2sin ωt 此时整个线框中感应电动势e =e AB +e CD =BL 1L 2ωsin ωt
若线圈有n 匝时，相当于n 个完全相同的电源串联，e =nBL 1L 2ωsin ωt ，令E m =nBL 1L 2 ，叫做感应电动势的峰值，e 叫做感应电动势的瞬时值。
感应电动势的峰值
(1)转轴在线圈所在平面内且与磁场垂直．当线圈平面与磁场平行时，线圈中的感应电动势达到峰值，且满足E m ＝nBSω.
(2)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．
根据闭合电路欧姆定律，电流的最大值I m =E m /(R+r )，电压的瞬时值 U =U m sin ωt 。
根据部分电路欧姆定律，电压的最大值U m =I m R ，电压的瞬时值U =U m sin ωt 。
这种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。
4、正弦式交变电流的图象
电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示，如下图所示：
(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：
①e ＝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．
②e ＝0(或i ＝0)时，ΔΦΔt ＝0，Φ最大．e 最大(或i 最大)时：ΔΦΔt
＝0，Φ最大．
(3)分析判断e 、i 大小和方向随时间的变化规律．
几种常见的交变电波形
（三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下几个问题：
1．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，线圈中产生正弦式交变电流。
2．从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e =NBS ωs i n ωt ，感应电动势的最大值为E m =NB Sω。
3．中性面的特点：磁通量最大为Φm ，但e =0。
（四）作业布置
课本P33 ①——⑤
（五）板书设计
交变电流⎪⎩
⎪⎨⎧=是一条正弦曲线图象规律转动矩形线圈在匀强磁场中
产生: t
sin ::ωωNBS e 教学反思。