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第一节交流电的产生和描述【知识预习】1.我们把的电流，称为交变电流，俗称交流电。
2.交流电的产生：将线圈置于中，并绕垂直于磁感线的轴，就会产生正（余）弦交变电流。
3.中性面：（1）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。
（2）线圈转动一周，次经过中性面，线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次。
4.线圈经过位置时，感应电动势最大，感应电动势的最大值为E m=(设线圈的面积为S、匝数为N、磁感应强度为B、线圈绕轴转动的角速度为ω)5.交流的有效值：根据电流的来规定的，即用直流和交流分别给同一个电阻供电，若果在相同的时间内产生的电热相同，我们就把直流叫做交流的有效值。
我们平时所说的照明电压220V，动力电压380V指的都是交流的有效值。
另外，用电器铭牌上所标示的额定电压、额定电流，交流电压表、电流表所测量的读数都指的是交流的有效值。
对于正、余弦交流电，最大值与有效值的关系为：E= ；U= ；I= 。
【预习检测】1.我国交流电的周期为50Hz，那么1min内电流的方向改变多少次？2.一正弦交变电流的最大值为5A，它的有效值是多少？3.下列关于中性面位置的说法中，正确的是：A.线圈经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电动势最大B.线圈经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，产生的感应电动势最大C.线圈经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电动势为零D.线圈每经过中性面位置一次，感应电流的方向改变一次。
*4.如图所示，一矩形线圈abcd置于磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴O以角速度ω从位置Ⅰ开始逆时针匀角速转动，经过时间t到达位置Ⅱ，试写出线圈处于位置Ⅱ时的感应电动势的表达式。
（ab=l1，cd=l2）5.某正弦交流电的图像如图所示，则由图像可知：A.该交流电的频率为0.02Hz BB.该交流电的有效值为14.14AC.该交流电的瞬时值表达式为i =20sin(0.02t)D.在t=T/8时刻，该交流的大小与其有效值相等 【典例精析】 1.交流电的产生【例题1】一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中的感应电动势e 随时间t 变化的规律如图所示，则下列说法中正确的是：A. t 1时刻通过线圈的磁通量为零B. t 2时刻通过线圈磁通量的绝对值最大C. t 3时刻通过线圈磁通量的变化率最大D.每当感应电动势e 变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都是最大的 【分析】【跟踪练习1】线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流的图像如图所示，由此可知：A.在A 和C 时刻线圈处于磁通量变化率最大的位置B.在A 和C 时刻穿过线圈的磁通量为最大C.在B 时刻到D 时刻，穿过线圈的磁通量现变大后变小D.若从A 时刻到B 时刻经过0.01s ，则在1s 内交变电流的方向改变50次【例题2】如图所示，矩形线圈abcd （已知ab 边长为L 1，ad 边长为L 2）在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕OO′ 轴以角速度ω从图示位置开始匀角速转动，则线圈中感应电动势的大小为： A.2/sin 21t L BL ωω B. 2/cos 21t L BL ωω C.t L BL ωωsin 21 D.t L BL ωωcos 21【分析】【跟踪练习2】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。
《交变电流的产生》讲义一、什么是交变电流在我们的日常生活中，电无处不在。
我们使用的电灯、电视、电脑等电器设备都需要电流来工作。
但大家有没有想过，这些电流是一成不变的吗？其实不是，有一种电流，它的大小和方向会周期性地变化，这就是交变电流，也叫交流电。
我们家里用的市电，就是一种典型的交变电流，其频率一般为 50赫兹，也就是说，电流的大小和方向在 1 秒钟内会变化 50 次。
二、交变电流的产生原理要理解交变电流的产生，我们先来看看一个简单的装置——交流发电机。
交流发电机主要由定子和转子组成。
定子是固定不动的部分，通常由铁芯和绕组构成；转子则是可以旋转的部分，上面也绕有线圈。
当转子在磁场中旋转时，通过电磁感应现象，线圈中就会产生感应电动势。
由于转子不停地旋转，使得穿过线圈的磁通量不断地变化，从而导致感应电动势的大小和方向也在不断地变化，这样就产生了交变电流。
为了更深入地理解这个过程，我们可以从单个线圈的角度来分析。
假设一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。
当线圈平面与磁场方向平行时，此时穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，所以感应电动势最大；当线圈平面与磁场方向垂直时，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。
随着线圈的不断转动，感应电动势的大小和方向就会周期性地变化，从而产生了交变电流。
三、交变电流的变化规律对于一个在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈，其产生的交变电流的电动势、电流和电压都遵循一定的规律。
我们用 e 表示感应电动势，Eₘ 表示电动势的最大值，ω 表示线圈转动的角速度，t 表示时间，φ 表示初相位，那么感应电动势的瞬时值表达式可以表示为：e ＝ Eₘ sin(ωt ＋φ) 。
其中，Eₘ ＝NBSω ，N 是线圈的匝数，B 是磁场的磁感应强度，S 是线圈的面积。
同理，交变电流的瞬时值表达式可以表示为：i ＝ Iₘ sin(ωt ＋φ) ，其中 Iₘ 是电流的最大值。
而交变电压的瞬时值表达式则为：u ＝ Uₘ sin(ωt ＋φ) ，Uₘ 是电压的最大值。
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。
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： e e m sin t （伏）。
感应电流瞬时值表达式： i Im ·sin t（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 m ·cos t（伏）。
感应电流瞬时值表达式： i Im ·cos t（安）e=NBS ω sin ω，t 用 Em 表示峰值 电流i3）关系：1T2NBSω ，则 e E m sin t ， e R Rmsin t 。
2）交变电流的最大值（以交变电动势为例）调指出的是， m与线形状无关，与转轴位置无关，其表达式为 m NBS。
在考虑交流 电路中电容器耐压值时，应采用最大值。
