高考物理 101 交变电流的产生和描述课件 新人教版.pptVIP

垂直于磁感线 1 产生如图10 1 1所示 将闭合线圈置于磁场中 并绕方向的轴做匀速转动 第1讲交变电流的产生和描述 匀强 2 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 等于线圈转动的 em 3 正弦式交变电流的图象 如图10 1 2所示 emsin t umsin t imsin t 角速度 nbl1l2 nbs 针对训练 1 图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动 不能产生正弦式交变电流的是 解析 a b选项中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且过线圈平面的转轴匀速转动 满足产生正弦式交变电流的条件 能产生正弦式交变电流 c选项中转轴平行于磁场 转动过程中 穿过线圈的磁通量始终为零 故c中不产生正弦式交变电流 d选项中虽然只有一半线圈在磁场中 但是始终有一边切割磁感线按照正弦规律产生感应电动势 且一边出时 另一边恰好入 保证转动过程中感应电动势连续按照正弦规律变化 故应选c 答案 c 时间 周期性变化 赫兹 hz 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 3 有效值 让交变电流与恒定电流分别通过相同的电阻 如果它们在交变电流的一个周期内相等 则这个恒定电流i 恒定电压u就是这个交变电流的有效值 4 正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系i u e 5 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 其数值可以用 计算 某一时刻 最大值 产生的热量 答案 c 1 感抗表示电感线圈对交变电流阻碍作用的大小 1 线圈的自感系数越大 交变电流的频率越大 电感对交变电流的阻碍作用越 2 作用 通 阻 低频扼流圈 通低频 阻高频 高频扼流圈 2 容抗表示电容器对交变电流阻碍作用的大小 1 电容器的电容越大 交流的频率越高 电容器对交流的阻碍作用就越 2 作用 通 隔 通高频 阻低频 大 直流 交流 小 交流 直流 针对训练 3 如图10 1 3所示电路中 a b为两相同的小灯泡 l为直流电阻为零的电感线圈 下列说法正确的是 a 电源为稳恒直流电源时 灯泡a b亮度不相同b 电源为稳恒直流电源时 灯泡a比b亮度大c 电源为交流电源时 灯泡a b亮度相同d 电源为交流电源时 灯泡a比b亮度大 解析 电感线圈有通直流 阻交流的作用 电源为稳恒直流电源时 a b亮度相同 选项a b错误 电源为交流电源时 a灯比b灯亮度大 选项c错误 d正确 答案 d 1 正弦式交变电流的变化规律 线圈在中性面位置开始计时 2 对中性面的理解 1 中性面是与磁场方向垂直的平面 是假想的一个参考面 2 线圈平面位于中性面时 穿过线圈平面的磁通量最大 而磁通量的变化率为零 产生的感应电动势为零 3 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 4 线圈每经过中性面一次 电流方向就改变一次 线圈转动一周 两次经过中性面 所以电流的方向改变两次 2012 安徽高考 图10 1 4甲是交流发电机模型示意图 在磁感应强度为b的匀强磁场中 有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴oo 转动 由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕oo 转动的金属圆环相连接 金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触 这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻r形成闭合电路 图10 1 4乙是线圈的主视图 导线ab和cd分别用它们的横截面来表示 已知ab长度为l1 bc长度为l2 线圈以恒定角速度 逆时针转动 只考虑单匝线圈 1 线圈平面处于中性面位置时开始计时 试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式 2 线圈平面处于与中性面成 0夹角位置时开始计时 如图10 1 4丙所示 试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式 3 若线圈电阻为r 求线圈每转动一周电阻r上产生的焦耳热 其他电阻均不计 审题视点 1 开始计时时线圈的初位置不同 则瞬时值表达式不同 2 求解的是电阻r上产生的焦耳热 不要忽视线圈电阻r的影响 即学即用 1 2011 天津高考 在匀强磁场中 一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动 如图10 1 5甲所示 产生的交变电动势的图象如图10 1 5乙所示 则 a t 0 005s时线框的磁通量变化率为零b t 0 01s时线框平面与中性面重合c 线框产生的交变电动势有效值为311vd 线框产生的交变电动势频率为100hz 答案 b 如图10 1 6甲所示 将阻值为r 5 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10 1 6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 审题视点 1 利用i t图象结合电压与电流的关系写出电压的函数表达式 2 求电功率时应用电流的有效值 3 根据电流的热效应计算不同形式的交变电流的有效值 答案 d 答案 b 答案 b 答案 d 2012 江苏高考 某兴趣小组设计了一种发电装置 如图10 1 9所示 在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角 均为 磁场均沿半径方向 匝数为n的矩形线圈abcd的边长ab cd l bc ad 2l 线圈以角速度 绕中心轴匀速转动 bc和ad边同时进入磁场 在磁场中 两条边所经过处的磁感应强度大小均为b 方向始终与两边的运动方向垂直 线圈的总电阻为r 外接电阻为r 求 1 线圈切割磁感线时 感应电动势的大小em 2 线圈切割磁感线时 bc边所受安培力的大小f 3 外接电阻上电流的有效值i 潜点探究 此题为交流发电机模型 解答此题要从以下几个方面分析 1 bc ad边进入磁场时 切割磁感线 产生感应电动势 而在磁场外时 不产生感应电动势 因此该发电机产生的不是正弦交流电 2 bc边所受安培力为线圈中感应电流在磁场中所受的安培力 3 电流的有效值可以用焦耳定律确定 答案 b 答案 b 答案 d 答案 c 答案 d 交流发电机模型的综合计算5 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图