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基础课27交变电流的产生与描述-2-知识点一知识点二知识点三交变电流1.定义大小和方向都随时间做的电流叫交变电流,简称“交流”。2.图像如图所示。图所示电流都属于交变电流,图所示电流属于恒定电流。周期性变化甲、乙、丙、丁戊-3-知识点一知识点二知识点三正弦式交变电流的产

生及描述1.产生如图所示,在匀强磁场里,线圈绕方向的轴匀速转动时,可产生正弦式交变电流,简称“正弦式电流”。2.中性面及其特点(1)定义:与磁场方向的平面。(2)特点: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

,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。垂直磁场垂直最大零零两次-4-知识点一知识点二知识点三3.图像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,其图像为曲线,如图所示。4.变化规律(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=。(2)电压

u随时间变化的规律:u=。(3)电流i随时间变化的规律:i=。其中ω等于线圈转动的,Em==。正弦EmsinωtUmsinωtImsinωt角速度nBl1l2ωnBSω-5-知识点一知识点二知识点三描述交变电流的物理量1.周期和频率(1)周期(T)

:交变电流完成变化(线圈转一周)所需的时间,单位是秒(s),公式。(2)频率(f):交变电流在单位时间内完成周期性变化的。单位是赫兹(Hz)。(3)周期和频率的关系:T=或f=。一次周期性次数-6-知识点一知识点

二知识点三2.交变电流的“四值”提醒交流电动势的最大值Em=nBSω,与转轴位置无关,与线圈形状无关。时刻最大值热量-7-考点一考点二考点三交变电流的产生及变化规律(师生共研)1.交变电流产生过程中的两个特殊位置-8-考点一考点二考点三2.电流方向的改变线圈通过中性面时

,电流方向发生改变,一个周期内线圈两次通过中性面,因此电流的方向改变两次。3.记忆感应电动势表达式的“小技巧”根据特殊值及函数的增减性可帮助记忆:中性面处感应电动势为零。与B平行时,电动势最大。从中性面转到与中性面垂直的位置的过程中,感应电动势增大,故函数

为增函数,表达式为e=emsinωt,同理,从与B平行的位置开始转动时,函数为减函数,e=emcosωt。-9-考点一考点二考点三例1(多选)(2018·河北沧州五校联考)如图所示,一个单匝矩形导线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO

'匀速转动,转动周期为T0。线圈产生的电动势的最大值为Em,则()思维点拨(1)用最大值与有效值的关系确定电动势的有效值;(2)据最大值的表达式求磁通量及变化率;(3)电流方向一个周期内改变2次。答案解析解析关闭答案解析关闭-10-考点一考点二考点三例2如图所示,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时刻线框分别转到图甲、乙所示的位置,下列说法正确的是()A.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,方向从右向左答案解析解析关闭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,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,线框产生的感应电动势为零,

电阻中的电流为零,C、D错误。答案解析关闭B-11-考点一考点二考点三方法归纳求解正弦式交变电流的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时,电流的瞬时值表达式才是正弦形式。(2)注意峰值公式Em=nBSω中的S为有效面积。(

3)转轴相对线圈的位置改变,或线圈的形状改变时,电动势仍可由Em=nBSω计算。-12-考点一考点二考点三思维训练风速仪的简易装置如图甲所示。在风力作用下,风杯带动与其固定在一起的永磁铁转动,线圈中的感应电流随风速的变化而变化。风速为v1时,测得线圈中的感应电

流随时间变化的关系如图乙所示;若风速变为v2,且v2>v1,则感应电流的峰值Im、周期T和电动势E的变化情况是()A.Im变大,T变小B.Im变大,T不变C.Im变小,E变小D.Im不变,E变大答案解析解析关闭根据Em=NBSω,可知当转速变大时,则最大感应电动势也变大,所以感应电流也变大;根据转

速与周期成反比可知,当转速变大时,则周期变小,A正确,B、C、D错误。答案解析关闭A-13-考点一考点二考点三交变电流有效值的求解方法(师生共研)1.公式法2.有效值的定义计算法(非正弦式电流)计算时要抓住“三同”:“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”,列式

求解,注意时间至少取一个周期或为周期的整数倍。3.能量关系法当有电能和其他形式的能转化时,可利用能量守恒定律来求有效值。-14-考点一考点二考点三4.几种典型的交变电流及其有效值-15-考点一考点二考点三-16-考点一考点二考点三例1图甲所示电压按正弦规律变化,图

乙所示电压是正弦式交变电压的一部分,则下列说法正确的是()A.图乙所示的电压也是正弦式交变电压B.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=10sin50πt(V)C.图乙所示电压的周期与图甲所示电压周期相同D.图甲所示电压的有效值比图乙所示电压的有

效值小答案解析解析关闭答案解析关闭-17-考点一考点二考点三例2某研究小组成员设计了一个如图所示的电路,已知纯电阻R的阻值不随温度变化。与R并联的是一个理想的交流电压表,D是理想二极管(它的导电特点是正向电阻为零,反向电阻为无穷大)

。在A、B间加一交流电压,瞬时值的表达式为u=sin100πt(V),则交流电压表示数为()A.10VB.20VC.15VD.14.1V思维点拨二极管的单向导电性,利用一个周期内有半个周期发热进行计算。答案解析解析关闭答案解析关闭-18-考点一考点

二考点三-19-考点一考点二考点三思维训练(2018·全国Ⅲ卷)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻接到正弦式交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所示。则Q方∶Q正等于()答案解析解析关闭答案解析关闭-2

0-考点一考点二考点三交变电流“四值”的理解与应用(师生共研)交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较-21-考点一考点二考点三-22-考点一考点二考点三例1(多选)如图所示,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导

线框,圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面且过OM和ON的轴,

以相同的周期T逆时针匀速转动,则()A.两导线框中均会产生正弦式交变电流B.两导线框中感应电流的周期都等于TC.在时,两导线框中产生的感应电动势相等D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等答案解析解析关闭答案

解析关闭-23-考点一考点二考点三例2如图所示,在匀强磁场中有一个内阻r=3Ω、面积S=0.02m2的半圆形导线框可绕OO'轴旋转。已知匀强磁场的磁感应强度B=。若线框以ω=100πrad/s的角速度匀速转动,且通过电刷给“6V12W”的小灯泡供电,则:(

1)若从图示位置开始计时,求线框中感应电动势的瞬时值表达式;(2)从图示位置开始,线框转过90°的过程中,通过导线横截面的电荷量是多少?该电荷量与线框转动的快慢是否有关?(3)由题目所给已知条件,外电路所接小灯泡能否正常发光?若不能,则小灯泡的实际功率为多

大?-24-考点一考点二考点三思维点拨(1)求瞬时电动势的表达式需要知道哪些量?(2)求通过导线横截面的电荷量需要用哪个物理量?(3)求小灯泡功率需要用哪个物理量?提示(1)电动势的最大值和线框转动的角速度。(2)用平均电动势和平均电

流。(3)用电动势的有效值。-25-考点一考点二考点三-26-考点一考点二考点三-27-考点一考点二考点三方法归纳最大值、有效值、瞬时值、平均值在不同情况下的使用:(1)在研究电容器的耐压值时,只能用最大值。(2)在研究交变电流做功、电功率及产生的热量时,只能用有效值,交流

电表指示的也是有效值。(3)在研究交变电流通过导体横截面的电荷量时,只能用平均值。(4)在研究某一时刻线圈受到的安培力时,只能用瞬时值。-28-考点一考点二考点三思维训练如图甲所示,标有“220V40W”的灯泡和

标有“20μF300V”的电容器并联到交流电源上,V为交流电压表,交流电源的输出电压如图乙所示,闭合开关。下列判断正确的是()答案解析解析关闭答案解析关闭