高考物理总复习 第11章 第1课时 交变电流的产生和描述课件.ppt

第1课时交变电流的产生和描述 导学目标 1 能掌握交变电流的产生和描述 会写出交变电流的瞬时值表达式 2 能认识交变电流的图象和进行有效值 最大值的计算 一 交变电流的产生和变化规律 基础导引 关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电 以下说法中正确的是 a 线圈平面每经过中性面一次 感应电流方向就改变一次 感应电动势方向不变b 线圈每转动一周 感应电流方向就改变一次 c 线圈在中性面位置时 磁通量最大 磁通量的变化率为零d 线圈在与中性面垂直的位置时 磁通量为零 感应电动势最大 答案 cd 知识梳理 1 交变电流强弱和方向都随时间做 变化的电流 如图1 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1 a 所示 图1 周期性 2 正弦式交变电流的产生和变化规律 1 产生 在匀强磁场里 线圈绕 方向的轴匀速转动 2 中性面 定义 与磁场方向 的平面 特点a 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 垂直于磁场 垂直 最大 零 零 b 线圈转动一周 经过中性面 线圈每经过 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 曲线 如图1 a 所示 答案 周期t 频率f 峰值等 两次 中性面 正弦 一次周期性 次数 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 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 让交流与恒定电流分别通过 的电阻 如果它们在交流的一个周期内产生的 相等 则这个恒定电流i 恒定电压u就是这个交流的 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 是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值 时刻 最大值 相同 热量 有效值 考点解读 1 正弦式电流的变化规律 线圈在中性面位置开始计时 考点一正弦式交变电流的变化规律 2 明确线圈的初始位置 找出对应的函数关系式 如 线圈从中性面位置开始转动 则i t图象为正弦函数图象 函数式为i imsin t 线圈从垂直中性面位置开始转动 则i t图象为余弦函数图象 函数式为i imcos t 特别提醒1 只要线圈平面在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 就产生正弦式交流电 其变化规律与线圈的形状 转动轴处于线圈平面内的位置无关 2 t图象与对应的e t图象是互余的 a 乙图中oa时间段对应甲图中a至b图的过程b 乙图中c时刻对应甲图中的c图c 若乙图中d等于0 02s 则1s内电流的方向改变50次d 若乙图中b等于0 02s 则交流电的频率为50hz 例2实验室里的交流发电机可简化为如图3所示的模型 正方形线圈在水平匀强磁场中 绕垂直于磁感线的oo 轴匀速转动 今在发电机的输出端接一个电阻r和理想电压表 并让线圈每秒转25圈 读出电压表的示数为10v 已知r 10 线圈电阻忽略不计 下列说法正确的是 答案 c 考点解读 交变电流的瞬时值 峰值 有效值和平均值的比较 考点二交变电流 四值 的比较与理解 例4如图6所示 边长为l的正方形的单匝线圈abcd 其电阻为r 外电路的电阻为r ab的中点和cd的中点的连线oo 恰好位于匀强磁场的边界线上 磁场的磁感应强度为b 若线圈从图示位置开始以角速度为 绕轴o o匀速转动 则以下判断正确的是 命题意图本题考查了交流电 意在考查考生对交流电的产生以及交流电四值的理解及掌握情况 答案bd 答案 bd 例5如图8甲所示 一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中 并绕过ab cd中点的轴oo 以角速度 逆时针匀速转动 若以线圈平面与磁场夹角 45 时 如图8乙 为计时起点 并规定当电流自a流向b时 电流方向为正 则下列四幅图中正确的是 图8 16 对交变电流图象的意义认识不清 误区警示不能将交变电流的产生原理与图象正确结合 或判断初始时刻的电流方向错误而错选c 答案d 方法提炼对于交变电流的图象问题 关键在于把线圈在匀强磁场中的具体位置与图象上的时刻对应好 也就是把交变电流的变化规律与线圈在磁场中转动的具体情景对应好 答案 b 例6一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10甲所示 已知发电机线圈内阻为5 0 现外接一只电阻为95 0 的灯泡 如图10乙所示 则 图10 17 忽视交变电流 四值 的区别 造成运用时的错误 误区警示错解1 不能正确区分电源电动势和路端电压 易错选a 错解2 认为在一个周期内电流的方向改变1次 则会错选b 方法提炼在解答有关交变电流问题时 除要注意电路结构外 还要区分交变电流的最大值 瞬时值 有效值和平均值 最大值是瞬时值中的最大量值 有效值是以电流的热效应来等效定义的 与电磁感应问题一样 求解与电能 电热相关问题时 一定要使用有效值 而求解通过导体截面的电荷量时一定要用平均值 跟踪训练4某交流发电机中 矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动 产生的感应电动势与时间的关系如图1