交变电流的产生和描述.ppt

高三物理复习课件 导与练福建 第10章第一课时交变电流的产生和描述 对应学生用书第136页 1 知道交变电流的产生及正弦交流电各物理量的变化规律 图象 2 理解交变电流有效值的意义 会对简单交变电流的有效值进行计算 对应学生用书第136页 1 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叫做交变电流 2 正弦式交变电流的产生 将线圈置于匀强磁场中 并绕垂直于磁感线的轴匀速转动 线圈中就会产生正弦式交变电流 3 中性面 定义 与磁场方向垂直的平面 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 4 正弦式交变电流的图象 线圈在中性面位置开始计时 5 正弦式交变电流的变化规律 线圈在中性面位置开始计时 电动势e随时间变化规律 e Emsin t 电压u随时间变化规律 u Umsin t 电流i随时间变化规律 i Imsin t 其中 为线圈转动的角速度 Em NBS 若线圈电阻为r 外电路电阻为R 则e u i关系为 e i R r u iR 1 线圈位于与中性面垂直的位置时 磁通量为零 但磁通量的变化率最大 2 线圈从中性面开始计时 函数表达式e Emsin t 从垂直中性面开始计时 函数表达式e Emcos t 对应学生用书第136 137页 1 如图中不属于交变电流的是 D 解析 方向随时间做周期性变化是交流电的最主要特征 也是交流电和直流电的根本区别 交流电的方向一定改变 而大小可以变也可以不变 所以不仅B C图中是交流电 A图中也是 只有D图中电流方向不变 不属于交流电 3 一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动 穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图 甲 所示 则下列说法中正确的是 B A t 0时刻线圈平面与中性面垂直B t 0 01s时刻 的变化率达最大C 0 02s时刻感应电动势达到最大D 该线圈相应的感应电动势图象如图 乙 所示解析 中性面位置应为磁通量最大 磁通量变化率为零 产生感应电动势为零 ACD错误 B正确 对应学生用书第137 139页 交变电流的产生及变化规律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 1 只要线圈在匀强磁场中绕线圈平面内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 与转动轴处于线圈平面内哪个位置无关 2 线圈转动一周两次经过中性面 所以一个周期内电流方向改变两次 例1 如图 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 乙 为计时起点 并规定当电流自a流向b时电流方向为正 则图 丙 四幅图中正确的是 思路点拨 从感应电流的方向 大小及变化趋势三个方面分析确定感应电流变化的图象 答案 D 针对训练11 某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动 产生交变电流的图象如图所示 由图中信息可以判断 A 在A和C时刻线圈处于中性面位置B 在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C 从A D时刻线圈转过的角度为2 D 若从O D时刻历时0 02s 则在1s内交变电流的方向改变100次 解析 根据题中图象 首先判断出感应电流的数学表达式i Imsin t 其中Im是感应电流的最大值 是线圈旋转的角速度 另外应该进一步认识到线圈是从中性面开始旋转 而且线圈旋转一周 两次经过中性面 经过中性面的位置时电流改变方向 在O B D时刻电流为零 所以此时线圈恰好在中性面的位置 且穿过线圈的磁通量最大 在A C时刻电流值最大 线圈处于和中性面垂直的位置 此时磁通量为零 从A到D时刻 线圈旋转3 4周 转过的角度为3 2 如果从O到D时刻历时0 02s 恰好为一个周期 所以1s内线圈运动50个周期 100次经过中性面 电流方向改变100次 综合以上分析可得 只有选项D正确 答案 D 交变电流 四值 的理解与应用 例2 16分 一个电阻为r 边长为L的正方形线圈abcd共N匝 线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO 以如图所示的角速度 匀速转动 外电路电阻为R 1 在图中标出此刻线圈感应电流的方向 2 线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大 3 线圈平面与磁感线夹角为60 时的感应电动势为多大 4 设发电机由柴油机带动 其他能量损失不计 线圈转一周 柴油机做多少功 5 从图示位置开始 线圈转过60 的过程中通过R的电荷量是多少 6 图中电流表和电压表的示数各是多少 思路点拨 用右手定则判断感应电流方向 从垂直中性面开始应按余弦规律变化 求通过R的电荷量用平均值 求电功应使用电流有效值 电压表 电流表示数为有效值 答案 见规范解答 针对训练21 2010年福建福州模拟 一个10 的电阻 它两端的电压U随时间t的变化规律如图所示 则 A 流过电阻的最大电流是22AB 用交流电压表测量电阻两端的电压 其示数约为311VC 电阻消耗的功率为9680WD 在交流电变化的半个周期内 电阻产生的焦耳热是48 4J 答案 D 2 几种典型的交变电流 思路点拨 1 取一个周期分段研究 2 设想给电阻R供电 利用电流的 热效应 列方程求解 答案 C 取一个周期 将其分成有效值已知的几段 根据电流热效应 利用电热公式计算有效值 针对训练31 若某交变电流的电流随时间变化的图象如图所示 则该交变电流的有效值是多少 考点一 交变电流的 四值 理解与应用 解析 逐项分析如下 答案 C 考点二 交变电流的变化规律 答案 C 对应学生用书第139页 1 本题考查了交变电流的变化规律和有效值问题 2 突破本题的关键是掌握交变电流的产生和有效值的计算 对应学生用书第277 278页 解析 我国居民日常生活所用的是正弦交流电 其电压的有效值是220V 最大值为311V 周期为0 02s 所以只有C正确 2 一个矩形线圈绕与匀强磁场垂直的OO 轴逆时针转动 线圈的两条引线分别与A B两半圆铜环相连 两个铜环通过滑动电刷连入电路 电路中仅有一个电阻R 如图所示 在线圈转动过程中 通过R的电流 D A 大小和方向都不断变化B 大小不断变化 方向从A R BC 大小和方向都不变D 大小不断变化 方向从B R A解析 线圈中产生交流电 由于电刷交替与两铜环接触 流过R的电流方向不变 根据右手定则可知 通过R的电流方向是B R A 4 2010年厦门市高三质检 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所示 如果此线圈与一个R 100 的电阻构成闭合电路 不计电路的其他电阻 下列叙述正确的是 B A 交变电流的周期是0 02sB 交变电流的最大值是1AC 交变电流的有效值是1AD 电阻R两端的最大电压为141V 解析 原来的电动势最大值为10V 有效值为7 07V 当发电机的转速提高一倍时 角速度增加一倍 频率也