2020版高考物理一轮复习第10章交变电流第1讲交变电流的产生和描述课件

选考导航 第1讲交变电流的产生和描述 知识排查 交变电流和其图象 1 交变电流 1 定义 和 都随时间做周期性变化的电流 2 图象 如图 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 如图 a 所示 大小 方向 2 正弦式交变电流的产生和图象 1 产生 在匀强磁场里 线圈绕 方向的轴匀速转动 2 图象 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 其图象为正弦曲线 如图 e f g 所示 垂直于磁场 1 周期和频率 交变电流的描述 一次周期性 次数 2 正弦式交变电流的函数表达式 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 负载两端的电压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 emsin t umsin t imsin t nbs 角速度 3 交变电流的瞬时值 峰值 有效值 1 瞬时值 交变电流某一时刻的值 瞬时值的表达式是时间的函数 2 峰值 交变电流 电流 电压或电动势 所能达到的最大的值 也叫最大值 3 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值 对正弦式交变电流 其有效值和峰值的关系为 e u i 1 电感器对交变电流的阻碍作用 1 感抗 电感器对交变电流 作用的大小 2 影响因素 线圈的自感系数越 交流的频率越 感抗越大 3 感抗的应用 电感和电容对交变电流的影响 阻碍 大 高 较小 较小 直 交 低 高 2 电容器对交变电流的阻碍作用 1 容抗 电容器对交变电流阻碍作用的大小 2 影响因素 电容器的电容越 交流的频率越 容抗越小 3 作用 通 流 隔 流 通 频 阻 频 大 高 交 直 高 低 小题速练 1 思考判断 1 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时 一定会产生正弦式交变电流 2 线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时 产生的感应电动势也最大 3 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时 线圈中的感应电动势为零 电流方向发生改变 4 交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值 5 交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值 6 交变电流的峰值总是有效值的倍 答案 1 2 3 4 5 6 2 人教版选修3 2 p34 t5改编 多选 如图1所示 闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴oo 匀速转动 沿着oo 方向观察 线圈沿顺时针方向转动 已知匀强磁场的磁感应强度为b 线圈匝数为n ab边的边长为l1 ad边的边长为l2 线圈电阻为r 转动的角速度为 则当线圈转至图示位置时 图1 答案ac 答案cd 交变电流的产生及描述 1 两个特殊位置的特点 2 解决交变电流图象问题的三点注意 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 其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关 2 注意峰值公式em nbs 中的s为有效面积 3 在解决有关交变电流的图象问题时 应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来 再根据特殊位置求特征解 3 正弦式交变电流的变化规律 磁通量 mcos t 电动势 e emsin t 电流 i imsin t 1 多选 如图2甲所示 矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时 线圈中产生的交变电流如图乙所示 设沿abcda方向为电流正方向 则 图2a 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内电流的方向改变了100次d 若乙图中b等于0 02s 则交流电的频率为50hz 答案ac 2 多选 一只闭合的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的变化图象如图3所示 则下列说法正确的是 图3a t 0时刻线圈平面与中性面重合b t 0 1s时刻 穿过线圈平面的磁通量的变化率最大c t 0 2s时刻 线圈中有最大感应电动势d 若转动周期减小一半 则电动势也减小一半 答案ab 1 交变电流的瞬时值 峰值 有效值和平均值的比较 交变电流的四值的理解与计算 2 有效值的求法 典例 2018 全国卷 16 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4所示 则q方 q正等于 图4 答案d 图5 答案b 2 2018 金华模拟 多选 如图6所示 在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为t 转轴o1o2垂直于磁场方向 线圈电阻为2 从线圈平面与磁场方向平行时开始计时 线圈转过60 时的感应电流为1a 那么 图6 答案ac 3 2018 嘉兴模拟 多选 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7甲所示 电路组成如图乙所示 已知发电机线圈内阻为5 0 外接灯泡阻值为95 0 灯泡正常发光 则 图7 答案bd 1 2018 湖州模拟 如图8所示 把电阻r 电感线圈l 电容器c并联接到某一交流电源上时 三只电流表的示数相同 若保持电源电压不变 而使交变电流的频率逐渐减小 则三个电流表的示数i1 i2 i3的大小关系是 电感和电容对交变电流的影响 图8 a i1 i2 i3b i2 i1 i3c i3 i1 i2d i1 i2 i3解析电感线圈的特点是通低频阻高频 电容器的特点是通高频阻低频 所以当频率减小时通过线圈的电流增大 通过电容器的电流减小 而通过电阻的电流不变 故b正确 答案b 2 如图9所示的电路 f为一交流发电机 c为平行板电容器 为使电流表a示数增大 可行的办法是 a 使发电机的转速增大b 使发电机的转速减小c 平行板电容器间换用介电常数较小的电介质d 使电容器两板间距离增大解析发电机转速增大 交流电频率f增大 容抗变小 电流增大 故a正确 b错误 电容器间电介质的介电常数变小 或板间距离增大 电容变小 容抗变大 电流变小 c d错误 答案a 图9 3 多选 在如图10所示的电路中 a b两端连接的交流电源既含高频交流 又含低频交流 l是一个25mh的高频扼流圈 c是一个100pf的电容器 r是负载电阻 下列说法正确的是 图10a l的作用是 通低频 阻高频 b c的作用是 通交流 隔直流 c c的作用是 通高频 阻低频 d 通过r的电流中 低频交流所占的