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1交变电流的产生和描述

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1 秭归一中2015届高三第一轮复习导学案

第十章 第1讲 交变电流的产生和描述

核心知识突破（重温教材 阅读资料

夯实双基）

一、正弦交变电流的产生及其描述

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。

2．正弦交变电流的产生：在匀强磁场中使垂直于磁场方向的轴匀角速度转动的线圈产生正弦交变电流（不论线圈形状，也不论转轴是否在中央）。

3．正弦交变电流变化规律：

（1）中性面；线圈平面与磁场垂直的位臵，此位臵Φmax，（ΔΦ/Δt）min，交变电流在此改变方向，线圈转一周电流方向改变两次。

（2）线圈从中性面起转e为

4．描述交变电流的物理量：

（1）瞬时值：（e、i、u、）

（2）最大值：表示交变电流的强弱或电压高低Em为 ,电容器的耐压值与交变电流的最大值对应。

（3）有效值：表示交变电流产生的效果（从热效应定义），铭牌标的额定电压、额定电流、交流电表的读数、熔断丝的读数等都是有效值，凡是涉及热量、热功率的都用有效值。

（4）角速度，周期和频率：表示交变电流变化的快慢

二、感抗、容抗

1．感抗

（1）含义：表示电感线圈对交变电流阻碍作用的大小

（2）成因；线圈中自感电动势对原电流的阻碍作用。

（3）大小：

（4）作用：通直流、阻交流（低频扼流圈），通低频、阻高频（高频扼流圈）

2．容抗

（1）含义；表示电容器对交变电流阻碍作用的大小

（2）成因；电容器在交变电流变化过程中，两极板上形成了与电源两极性相反的电压，导致对交变电源所产生电流的阻碍作用

（3）大小：

（4）作用：通交流、隔直流，通高频、阻低频

三、基础训练

1．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时 ( )

A．线圈平面与磁感线方向平行 B．通过线圈的磁通量达到最大值

C．通过线圈的磁通量变化率达到最大值 D．线圈中的电动势达到最大值

2．如图所示为演示交变电流产生的装臵图，关于这个实验，正确的说法是 ( )

A．线圈每转动一周，指针左右摆动两次

B．图示位臵为中性面，线圈中无感应电流

C．图示位臵ab边的感应电流方向为a→b

D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零

2 3．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2 V，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148 s，交流电动势的大小为________ V.

4．处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t=0时刻，线圈平面与纸面重合(如图2所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由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

(

)

5．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的变化如图所示．下面说法中正确的是( )

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

6．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100匝，转速为10π r/min，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.03 Wb，则线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为多少？当线圈平面与中性面夹角为π3时，感应电动势为多少？

7．如图所示，匝数为n，面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为ω，求线圈从图示位臵转过180°时间内的平均感应电动势．

8．一个在匀强磁场中绕垂直于磁感应线的轴匀速转动的矩形线圈，当线圈转至中性面时开始计时。t1=601s，线圈中的感应电动势为50V，当t2=301s时，线圈中的感应电动势为503V，求：（1）感应电动势的最大值；（2）线圈转动的角速度的大小；（3）线圈中感应电动势的瞬时表达式

9. 一个线圈共有N匝，总电阻为r，两端通过滑环外接一个定值电阻R，位于线圈平面内的转轴垂直于匀强磁场方向，线圈绕轴以角速度ω匀速转动，在转动过程中穿过线圈所围面积的磁通量最大值为φ，求：（1）闭合电路中电流的有效值（2）线圈从磁通量最大转到磁通量最小的过程中，通过R的电量q （3）外力的功率 3 秭归一中2015届高三第一轮复习练案

第十章 第1讲 交变电流的产生和描述

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，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

2.(2012〃茂名二模)如图10－1－17所示，矩形线圈abcd绕轴OO′匀速转动产生交流电，在图示位臵开始计时，则下列说法正确的是( )．

A．t＝0时穿过线圈的磁通量最大，产生的感生电流最大

B．t＝T4(T为周期)时感生电流沿abcda方向

C．若转速增大为原来的2倍，则交变电流的频率是原来的2倍

D．若转速增大为原来的2倍，则产生的电流有效值为原来的4倍

3．一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流e＝220 2sin 100πt(V)，那么 ( )．

A．该交变电流的频率是100 Hz B．当t＝0时，线圈平面恰好与中性面垂直

C．当t＝1200 s时，e最大 D．该交变电流电动势的有效值为220 2 V

4．将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图10－1－19所示．下列说法正确的是 ( )

A．电路中交变电流的频率为0.25 Hz

B．通过电阻的电 流为2 A

C．电阻消耗的电功率为2.5 W

D．用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V

5．如图10－1－21所示，abcd为一边长为L、匝数为N的正方形闭合线圈，绕对称轴OO′匀速转动，角速度为ω.空间中只有OO′左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.若闭合线圈的总电阻为R，则 ( )． A．线圈中电动势的有效值为22NBL2ω

B．线圈中电动势的最大值为12NBL2ω

C．在转动一圈的过程中，线圈中有一半时间没有电流 图10－1－17

图10－1－19

图10－1－21 4 D．当线圈转到图中所处的位臵时，穿过线圈的磁通量为12NBL2

6．如图10－1－22所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω转动，c、d两点与外电路相连，外电路电阻也为r，则下列说法中正确的是 ( )．

A．S断开时，电压表读数为22BωL2

B．S断开时，电压表读数为28BωL2

C．S闭合时，电流表读数为210rBωL2

D．S闭合时，线框从图示位臵转过π2过程中流过电流表的电荷量为BL27r

7．如图所示，一台模型发电机的电枢是矩形导线框abcd，其ab和cd边长l1＝0.4 m，ad和bc边长l2＝0.2 m，匝数n＝100匝，它在磁感应强度B＝0.2T的匀强磁场中绕通过线框对称中心线且垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，当开关S断开时，电压表的示数为10 V，开关S闭合时，外电路上标有“10

V、10 W”的灯泡恰好正常发光，求：

(1)导线框abcd在磁场中转动的角速度？(线圈的电阻不计)

(2)S闭合后，当导线框从图示位臵转过θ＝60°时的过程中通过灯泡的电荷量？

8．如图10－1－25所示的是一个匝数n＝10的线圈在匀强磁场中沿垂直于磁场方向的固定轴转动时，通过线圈平面的磁通量随时间变化的图像．根据图像回答下列问题：

(1)关于线圈中的感应电动势，以下说法正确的是 ( )．

A．在t1＝0.1 s时，线圈中的感应电动势最大

B．在t2＝0.2 s时，线圈中的感应电动势最大

C．在t3＝0.3 s时，线圈中的感应电动势改变方向

D．在t4＝0.4 s时，线圈中的感应电动势改变方向

(2)线圈中的最大感应电动势多大？

(3)在t1＝0.1 s时刻和t2＝0.2 s时刻，线圈中磁通量的变化率各是多少？

(4)设t＝0时感应电动势为正值，画出感应电动势随时间变化的图像，并写出感应电动势的瞬时值表达式．

图10－1－22

图10－1－25 5 秭归一中2015届高三第一轮复习导学案

第十章 第2讲

变压器

电能的输送

一、变压器:改变交流电压的设备

1.主要构件；闭和铁芯、原副线圈

2.工作原理：利用互感原理，所以变压器不能改变恒定电流的电压

3.理想变压器的特点：

(1)功率关系

(2)电压关系

(3)电流关系（一原一副）或写成

(4)频率关系

知识点一 变压器

1．如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比为10∶1.原线圈接电压u＝310sin 100πt(V)的交流电源，副线圈接两个阻值均为R＝22 Ω的负载电阻，电表均为理想电表，则下述结论正确的是( )

A．开关S断开时，A表的示数为0.1 A

B．开关S断开时，V表的示数为22 V

C．开关S闭合时，A表的示数为0.05 A

D．开关S闭合时，V表的示数为22 V

知识点二 电能的输送

1．输电导线上的能量损失：主要是由输送线路电阻发热产生的，表达式为 .

2．减小输电线路上的损耗的方法：

(1)减小输送电路的 ；

(2)减小输送电路的 ．

3．高压输电的原理：

由输送功率P＝UI，其中U为 ，I为 ，因而可以提高 ，以减小 ，则线路上的损耗P损＝I2R可大幅度减小，这是行之有效的办法．

二、远距离输电

远距离输电线路上损耗功率P损=I2R线=（P/U）2R线，在输送功率一定的前提下，要减少线路损耗，可采用升高U和减小R线的办法。

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交变电流的产生和描述 经典教案

交变电流的产生和描述 经典教案

1 交变电流的产生和描述

知识点一 交变电流、交变电流的图象

1．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．

(2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流．

2．正弦式交变电流的产生和图象

(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．

(2)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线．如图甲、乙、丙所示．

知识点二 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)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T＝2πω.

(2)频率(f)：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数．单位是赫兹(Hz)．

(3)周期和频率的关系：T＝1f或f＝1T.

2．正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)

(1)电动势e随时间变化的规律：e＝Emsinωt.

(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝Umsinωt.

(3)电流i随时间变化的规律：i＝Imsinωt.其中ω等于线圈转动的角速度，Em＝nBSω.

3．交变电流的瞬时值、峰值、有效值

(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数．

(2)峰值：交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值，也叫最大值．

(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值．对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关系为：E＝Em2，U＝Um2，I＝Im2.

【 基础自测】

1．匀强磁场中有一长方形闭合导线框，分别以相同的角速度绕图a、b、c、d所示的固定转轴旋转，用Ia、Ib、Ic、Id表示四种情况下线框中电流的有效值，则( D ) 2

A．Ia>Id B．Ia>Ib

C．Ib>Ic D．Ic＝Id

解析：由题意可知，无论转轴在中心，还是在一边，还是在其他位置，转动切割磁感线的线框面积不变，根据Em＝nBSω，知线框感应电动势的最大值是相同的，因此四种情况下，线框产生感应电动势的瞬时表达式相同，即为e＝Emsinωt，由闭合电路欧姆定律可知，感应电流瞬时表达式也相同，即为i＝Imsinωt，则感应电流的最大值Im、感应电流的有效值Im2均相同，故D项正确，A、B、C项错误．

11.1 交变电流的产生和描述(A)

11.1 交变电流的产生和描述(A)

11.1 交变电流的产生和描述

概念梳理：

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做周期性变化的电流．如下图中(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流．其中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，如图(a)所示．

2． 正弦交流电的产生和图象

(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．

(2)中性面

①定义：与磁场方向垂直的平面．

②特点：

a．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．

b．线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大．

c．线圈转动一周，两次经过中性面．线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次．

(3)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦函数曲线．

二、描述交变电流的物理量

1． 周期和频率

(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)，公式T＝2πω.

(2)频率(f)：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数．单位是赫兹(Hz)．

(3)周期和频率的关系：T＝1f或f＝1T.

2． 正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)

(1)电动势e随时间变化的规律：e＝Emsin ωt=nBSω sin ωt.

(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝Umsin ωt.

(3)电流i随时间变化的规律：i＝Imsin ωt.其中ω等于线圈转动的角速度，Em＝nBSω.

3． 交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值

(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数．

(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值，也叫最大值． (3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值．对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：E＝Em2，U＝Um2，I＝Im2.

高二新课讲义-交变电流1

高二新课讲义-交变电流1

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tNBSesin，用NBSEm表示电动势最大值，则有tEemsin。若与外电阻R串联，则其

电流大小为i＝eR＝EmRsinωt＝Imsinωt，

电压大小为u＝Um·sinωt＝REmR＋r sinωt。

(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：etm·sin，

感应电流的瞬时值表达式：iItm·sin.

(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：etm·cos，感应电流的瞬时值表达式：iItm·cos。

 注意：线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，故线圈转动一周线圈中电流方向改变两次．

高考物理总复习 11 第1讲 交变电流的产生和描述教案 新人教版-新人教版高三全册物理教案

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- 1 - / 22 第1讲 交变电流的产生和描述

一、交变电流、交变电流的图象

1．交变电流

(1)定义

大小和方向随时间做周期性变化的电流。

(2)图象

如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流。

2．正弦交流电的产生和图象

(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直磁场方向的轴匀速转动。

(2)图象：如图甲、乙所示。

二、正弦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：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)。公式：T＝2πω。

(2)频率f：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)。

(3)周期和频率的关系：T＝1f或f＝1T。

2．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值

(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。

(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值。

(3)有效值

①定义：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，word

- 2 - / 22 就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。

②正弦交流电有效值和峰值的关系：E＝Em2，U＝Um2，I＝Im2。

(4)平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值。

(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。)

1．交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化。(√)

2．线圈经过中性面位置时产生的感应电动势最大。(×)

3．我国使用的交流电周期是0.02 s，电流方向每秒钟改变100次。(√)

4．任何交变电流的最大值Im与有效值 I之间的关系是 Im＝2I。(×)

5．交流电压表及电流表的读数均为峰值。(×)

1．(交变电流的产生)如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是( )

A．乙图中0～t1时间段对应甲图中①至②图的过程