高考物理总复习 专题十一 第1讲 交变电流的产生和描述配套课件.ppt

专题十一交变电流 第1讲 交变电流的产生和描述 考点1 正弦式交变电流的产生和变化规律 1 交变电流 和 都随时间做周期性 变化的电流 大小 方向 2 正弦式交变电流 1 定义 按 变化的交变电流 简称正 弦式交变电流 正弦规律 2 产生 当闭合线圈由中性面位置 图11 1 1中o1o2位置 开始在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴 转动时 线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数 e 匀速 emsin t 其中em nbs 这就是正弦式交变电流 图11 1 1 3 正弦式交变电流的变化规律 线圈在中性面位置开始计 时 4 对中性面的理解 1 中性面是与磁场方向 的平面 是假想的参考 面 垂直 2 线圈平面位于中性面时 穿过线圈平面的磁通量 而磁通量的变化率为 产生的感应电动势为 最大 0 0 3 线圈平面与中性面垂直时 穿过线圈平面的磁通量为 但磁通量的变化率 产生的感应电动势 0 最大 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 线圈从中性面开始转动 则i t图象为正弦函数图象 函数式为i imsin t 线圈从垂直于中性面开始转动 则i t图象为余弦函数图象 函数式为i imcos t 自主检测 1 双选 2014年茂名一模 一交变电流的图象如图11 1 2 所示 由图可知 图11 1 2a 用电流表测该电流其示数为10ab 该交变电流的频率为100hzc 该交变电流的频率为50hz 答案 ab 考点2 描述交变电流的物理量 1 周期和频率 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 线圈转一周 所需的时间 单位是秒 s 周期越大 交变电流变化越 在 一个周期内 交变电流的方向变化 次 慢 两 2 频率f 交变电流在1s内完成周期性变化的 单位是赫兹 符号为hz 频率越大 交变电流变化越 次数 快 4 我国生活用电的电压是 周期是 频率是 每秒钟电流方向变化 次 100 50hz 220v 0 02s 2 交变电流瞬时值 最大值 有效值和平均值的比较 线 圈在中性面位置开始计时 续表 交流电路中电压表 电流表的示数是有效值 计算电路中产生的焦耳热时用有效值 只有正 余 弦式交 自主检测 2 双选 一正弦式交变电流的电压随时间变化的规律如图 11 1 3所示 由图可知 图11 1 3a 该交变电流的电压瞬时值的表达式为u 100sin25 tvb 该交变电流的频率为25hz d 若将该交变电流电压加在阻值为r 100 的电阻两端 则电阻消耗的功率是50w 答案 bd 热点1 交变电流的产生 描述及图象 例1 2011年天津卷 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11 1 4所示 产生的交变 电动势的图象如图11 1 5所示 则 图11 1 4 图11 1 5 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的频率为100hz 思路导引 根据图象写出交变电流的表达式 可知线圈从中性面开始转动 可由图象读出周期 最大值以及0 005s的电动势瞬时值 将图象上的点与线框的实际位置对应起来 牢记线框经过两个特殊位置时的特点是处理图象问题的关键 解析 由交变电动势的图象可知 该交变电动势瞬时值的表达式为e 311sin100 t 当t 0 005s时 瞬时值e 311v 此时磁通量变化率最大 a错误 同理当t 0 01s时 e 0v 此时线框处于中性面位置 磁通量最大 磁通量的变化率为零 答案 b 方法技巧 确定交变电流瞬时值表达式的思路 1 根据已知图象或由公式em nbs 确定正弦式交变电流的峰值 2 明确线框的初始位置 找出对应的函数关系式 触类旁通 1 双选 珠海2011届高三调研 如图11 1 6所示的交流 电压加在一阻值为22 的电阻两端 下列说法正确的是 图11 1 6a 流过电阻的电流方向每秒改变50次c 并联在该电阻两端的交流电压表的示数为110vd 该电阻消耗的功率为1100w 答案 bc 热点2 非正弦式交变电流有效值的计算 例2 如图11 1 7所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场 磁感应强度为b 电阻为r 半径为l 圆心角为45 的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的o轴以角速度 匀速转动 o轴位于 磁场边界 则线框内产生的感应电流的有效值为 图11 1 7 审题突破 线框转动过程中只有进磁场和出磁场时有感应电流 线框全部在磁场内和全部在磁场外没有感应电流 根据有效值的定义求解 图11 1 8答案 d 方法技巧 有效值有 三个相同 即 相同电阻 在 相同时间 内产生 相同热量 计算时 相同时间 取周期的整数倍可使解题过程简便 一般取一个周期 触类旁通 2 如图11 1 9甲所示 为一种调光台灯电路示意图 它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度 给该台灯接220v的正弦式交变电流后加在灯管两端的电压如图乙所示 则此时 交流电压表的示数为 图11 1 9 答案 b 热点3 根据图象判断两特殊位置的特点 例3 一矩形线圈 绕垂直于匀强磁场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的变化关系如 图11 1 10所示 下面说法正确的是 图11 1 10 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的变化率的绝对值最大 d 每当e变换方向时 通过线圈的磁通量的绝对值都为 最大 易错提醒 线圈在匀强磁场中转动产生正 余 弦式交变电流 穿过线圈的磁通量为0时 磁通量的变化率最大 感应电动势最大 穿过线圈的磁通量最大时 磁通量的变化率为0 感应电动势为0 正确解析 t1 t3时刻对应线圈与中性面重合 穿过线圈的磁通量最大 但磁通量的变化率为零 此时感应电动势为零 感应电流也为零 恰是电流改变方向的时刻 故a c均错 t2 t4时刻对应线圈与中性面垂直 线圈平面与磁感线平行 穿过线圈的磁通量为零 但磁通量的变化率却最大 此时感应电动势最大