高考物理人教全国II一轮复习课件第10章基础课时26交变电流的产生和描述

1、高考导航,基础课时26交变电流的产生和描述,知识点一、交变电流、交变电流的图象 1.交变电流 (1)定义：_和_都随时间做周期性变化的电流。 (2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。 2.正弦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1甲、乙、丙所示。,大小,方向,垂直于磁场,图1,一次周期性,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_。,Emsin

2、 t,Umsin t,(3)电流i随时间变化的规律：i_。其中等于线圈转动的_，Em_。 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，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。,Imsin t,角速度,nBS,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)线圈经过中性面时产生的感应电动势最大。() (4)在一个周期内，正弦交流电的方向改变两次。() (5)最大值和有效值之间的倍关系只适用于正弦(余

3、弦)交流电。() (6)交流电压表及交流电流表的读数均为峰值。() 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6),考点一正弦交变电流的产生及变化规律 1.交流电产生过程中的两个特殊位置,2.正弦式交变电流的变化规律 磁通量：mcos t；电动势：eEmsin t；电流：i Imsin t。,【例1】(多选)如图2甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示。以下判断正确的是(),图2,A.电流表的示数为10 A B.线圈转动的角速度为50 rad

4、/s C.0.01 s时线圈平面与磁场方向平行 D.0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左,答案AC,反思总结 (1)解决此类问题的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，也就是电流的变化规律与线圈在磁场中转动的具体情境对应好。 (2)由正弦式交变电流图象可直接、间接得到的信息 由图象可读出交变电流的电压或电流的最大值，进而利用正弦式交变电流最大值与有效值的关系得到有效值。,根据最大值、角速度等信息可以写出交变电流的瞬时值表达式。 (3)交变电动势的最大值EmnBS，与转轴位置无关，与线圈形状无关。,【变式训练】 1.交变电流的产生过程(2016四川成都新津中学考试)一闭合

5、矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO匀速转动，线圈平面位于如图3甲所示的匀强磁场中。通过线圈内的磁通量随时间的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是(),图3,A.t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大 B.t2、t4时刻线圈中感应电流方向改变 C.t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变 D.t2、t4时刻线圈中感应电动势最小 解析t1、t3时刻磁通量最大，磁通量的变化率为零，这两个时刻感应电流方向改变，t2、t4时刻感应电动势最大，选项A、B、D错误，C正确。 答案C,2.图象信息的应用(2016陕西宝鸡质检)如图4所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦式交变电流的图象，当调

6、整线圈转速后，所产生的正弦式交变电流的图象如图线b所示。以下关于这两个正弦式交变电流的说法中正确的是(),图4,答案C,考点二交变电流有效值的计算 【例2】(多选)(2015湖北武汉二月调研)如图5所示，甲、乙为两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压波形是正弦函数图象的一部分。下列说法正确的是(),图5,A.图甲、图乙均表示交变电流 B.图甲所示电压的瞬时值表达式为u20sin 100t(V) C.图乙所示电压的有效值为20 V D.图乙所示电压的有效值为10 V,答案ABD,【变式训练】 3.通过一阻值R100 的电阻的交变电流如图6所示，其周期为1 s。电阻两端电

7、压的有效值为(),图6,答案B,考点三交变电流“四值”的应用 1.交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较,图7,答案B,【变式训练】 4.(多选)(2016河南郑州一模)边长为L的正方形线框在匀强磁场B中以角速度匀速转动，产生的感应电流的最大值为Im，设灯泡的电阻为R，其他电阻不计。从如图8所示位置开始计时，则(),图8,答案AD,1.(2016北京朝阳区一模)一正弦式交变电流的电压随时间变化的规律如图9所示。由图可知该交变电流(),图9,答案B,2.(2015四川理综，4)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕

8、OO匀速转动，如图10所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压(),图10,答案D,3.(多选)一正弦交流电源的ut图象如图11甲所示，将它接在图乙所示电路的ef两端，若电阻的阻值为110 ，电源的内阻不计，交流电压表是量程为250 V的理想电表，则下列说法中正确的是(),图11,A.通过电阻的电流方向1秒钟改变50次 B.交流电压表示数为220 V C.产生该交变电流的线圈在磁场中匀速转动的角速度为100 rad/s D.在1分钟内电阻R上产生的热量为5.28104 J,答案BC,4.(多选)(2015四川南充期末)如图12所示，闭合的矩形

9、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12,A.线圈中感应电流的方向为abcda B.线圈中的感应电动势为2nBL2 C.穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大 D.线圈ab边所受安培力的大小为n2B2L1L2/R 解析当线圈转至图示的位置时，由楞次定律可知，线圈中感应电流的方向为abcda，选项A正确；穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大，感应电动势最大，线圈中的感应电动势为nBL1L2，选项B错误，C正确；图示时刻，ab边中的电流与磁场方向平行，此时ab不受安培力，选项D错误。 答案AC,5.(多选)如图13所示，面积为S的矩形线圈共N匝，线圈总电阻为R，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中以竖直线OO为轴，以角速度匀速旋转，图示位置C与纸面共面，位置A与位置C成