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选修3-2知识点第五章 交变电流5.1交变电流一、交变电流1、交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化2、直流电流：①大小变化，方向不变化的叫直流 ②大小和方向都不随时间变化的叫恒定电流 二、交变电流的产生中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置(甲）。
①此位置AB 、CD 边的速度方向与磁感线平行，各边都不切割磁感线，故呈电中性所以叫中性面。
②线圈经过中性面时，Φ最大（B ⊥S ），但线圈中E=0，电流I=0。
因为线圏平面转到中性面瞬间，穿过线圈的磁通量虽然最大，但是，曲线的斜率为0，即，磁通量的变化率 t ∆∆Φ＝0，感应电动势为0;t E ∆∆Φ=垂直中性面（乙图）：①此位置AB 、CD 边的速度方向与磁感线垂直，即两边都切割磁感线。
②此时Φ最小（B//S)，但线圈中的电动势E 达到最大。
I 也最大。
感应电流方向B 到A 。
因为线圈平面转到跟中性面垂直时,穿过线圈的磁通量重为0，但是曲线的斜率最大，即磁通量的变化率t ∆∆Φ最大，感应电动势最大。
推论：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1、感应电动势的峰值和瞬时值为：e=E m sinωt (从中性面开始计时) ①e 叫做感应电动势的瞬时值。
②W 是发电机线圈转动的角速度。
③E m 表示感应电动势可能达到的最大值, 叫做电动势的峰值，大小为NBSwE m =。
2、感应电流和电压的峰值和瞬时值 感应电流的瞬时值为i=I m sinωt 。
感应电流的峰值为:rR E I m m +=电压的瞬时值为u=U m sinωt电压的峰值U m =I m R 3、交变电流的图像 4、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)电子计算机中的矩形脉冲，(4)激光通信中的尖脉冲 5、交流发电机（1）发电机的基本组成：①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢） ②用来产生磁场的磁极 （2）发电机的基本种类：①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动） ②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子。
第五章交变电流第1节交变电流典型考点一交变电流的特点1.下列四个电流的图象中，不属于交变电流的是()典型考点二交变电流的产生2.(多选)图中闭合金属线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定轴匀速转动，能产生正弦式交变电流的是()3.交流发电机发电的示意图如图所示，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD 边连在金属滑环L上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路相连。
线圈转动过程中，下列说法中正确的是()A.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边感应电流方向为A→B典型考点三交变电流的表达式4.(多选)线圈在磁场中匀速转动产生的交流电动势为e＝10sin20πt(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 V5. 如图所示为交流发电机的示意图，从线圈通过如图所示的位置开始计时。
如果发电机产生的交变电流的频率为50 Hz，电动势的最大值为400 V，则发电机产生的电动势瞬时值表达式为()A.e＝400sin50t(V)B.e＝400cos50t(V)C.e＝400sin100πt(V)D.e＝400cos100πt(V)典型考点四交变电流的图象6. 有一不动的矩形线圈abcd，处于范围足够大的可转动的匀强磁场中。
如图所示，该匀强磁场是由一对磁极N、S产生，磁极以OO′为轴匀速转动。
在t＝0时刻，磁场的方向与线圈平行，磁极N离开纸面向外转动。
规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是()1.某交流发电机正常工作时产生的感应电动势为e＝E m sinωt，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是()A.e＝E m sinωtB.e＝2E m sinωtC.e＝2E m sin2ωtD.e＝E m sin2ωt2.有一个小型发电机，机内的矩形线圈匝数为50匝，电阻为5 Ω，线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动。
交变电流知识元交变电流知识讲解交变电流1．交变电流定义：电流方向随时间做周期性变化的电流称为交变电流，简称交流（AC）．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．直流：方向不随时间而变化的电流。
交变电流的产生图1是交流发电机的简图，根据图1可知（1）甲、丙位置时线圈中没有电流，乙、丁位置时线圈中电流最大。
（2）甲→乙→丙电流方向为DCBA，丙→丁→甲电流方向为ABCD，在甲、丙位置电流改变方向。
（3）结论：线圈每转一周，电流方向改变两次，电流方向改变的时刻也就是线圈中无电流的时刻(或者说磁通量最大的时刻)，如图中甲、丙位置，我们把线圈平面垂直于磁感线时的位置叫作中性面。
正弦式电流表达式的推导设线圈从中性面以角速度ω开始转动，经时间t，线圈转过θ=ωt，此时V与B夹角也为θ，令ab=dc=L，ad=bc=L′，则线圈面积S=LL′。
此时，ab与dc边产生的电动势大小均为BLV sinωt，整个线圈中产生的瞬时电动势大小为：e=2BLV sinωt，又，故有令E m=BωS有：e=E m sinωt（E m为最大值）若电路总电阻为R，则瞬时电流为：交变电流图象1．正弦交流电图象2．其他交流电图象例题精讲交变电流例1.一交流电流的图象如图所示，由图可知（）A．用电流表测该电流，其示数为10 AB．该交流电流的频率为0.01HzC．该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为1000WD．该交流电流即时值表达式为i=10sin628tA例2.如图甲所示，将阻值为R=5Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小．对此，下列说法正确的是（）A．电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u=2.5sin（200πt）VB．电阻R消耗的电功率为1.25WC．如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1AD．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为例3.一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的感应电流如图所示．由该图可得出的正确判断是（）A．0.01s时，线圈平面处于中性面位置B．0.02s时，线圈平面与磁感线平行C．该交变电流的频率为50HzD．1s内电流的方向变化50次例4.某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最大C．从A～D时刻线圈转过的角度为2πD．若从O～D时刻历时0.02s，则在1s内交变电流的方向改变100次例5.如图1所示，在匀强磁场中，有一匝数为10匝的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象如图2中曲线a、b所示，则下列说法中不正确的是（）A．曲线a、b对应的线圈转速之比为2：3B．曲线a、b对应的t=6×10-2s时刻线圈平面均与中性面重合C．曲线b对应的t=0时刻穿过线圈磁通量为WbD．曲线b对应的交变电动势有效值为10V例6.图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．线圈绕垂直于磁场方向的水平轴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象如图乙所示，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100πrad/sC．0.01s时线圈平面与磁场方向平行D．0.02s时电阻R中电流的方向自右向左例7.闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势2V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e=___________V，电动势的峰值为___V，从中性面起经s，交流电动势的大小为___V。
