交变电流的产生及描述电气相关

1、返回交变电流的产生和描述1学习研究返回考纲点击考纲点击备考指南备考指南1.交变电流、交变电流的图象交变电流、交变电流的图象1.交变电流的产生及描述交变电流的产生及描述(e、u、i的瞬时值表达式、峰值、有效的瞬时值表达式、峰值、有效值、周期、频率值、周期、频率)，特别是交，特别是交流电的图象和有效值的计算是流电的图象和有效值的计算是考查的热点考查的热点2.变压器的原理，电压比、电变压器的原理，电压比、电流比及功率关系，远距离输电流比及功率关系，远距离输电问题等是考查的重点问题等是考查的重点2.正弦交变电流的函数表达式、正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值峰值和有效值3.理想变压器理想变压器4.

2、远距离输电远距离输电2学习研究返回交变电流的产生交变电流的产生交流发电机模型交流发电机模型3学习研究返回将立体图转化为平面图将立体图转化为平面图4学习研究返回两个特殊位置：两个特殊位置：第一特殊位置：第一特殊位置：s sb中性面特点：中性面特点：2 2、导体边不切割磁感、导体边不切割磁感线线1 1、磁通量最大、磁通量最大= =maxmax所以，所以，e e感感=0=0，i i感感=0=0即：此时线圈中无电流！即：此时线圈中无电流！中性面中性面5学习研究返回特点：特点：2 2、导体边垂直切割磁感线、导体边垂直切割磁感线1 1、磁通量为最小，、磁通量为最小，=0=0第二特殊位置：第二特殊位置：sb

3、线圈中有感应电流线圈中有感应电流e e感感=nbs=nbs，即：此时线圈中电流最大！即：此时线圈中电流最大！6学习研究返回中性面中性面峰值面峰值面含义含义线圈平面与磁场方向线圈平面与磁场方向垂直垂直线圈平面与磁场方向线圈平面与磁场方向平行平行磁通量磁通量最大最大(bs)零零磁通量的变化磁通量的变化率率0最大最大感应电动势感应电动势0最大最大(nbs)电流方向电流方向发生改变发生改变方向不变方向不变线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周一周，两两次次经过中性面，电流方向改变经过中性面，电流方向改变两次两次7学习研究返回思考：思考：在线圈旋转至任何

4、一个非特殊位置时的感应电动势在线圈旋转至任何一个非特殊位置时的感应电动势如何计算？如何计算？（tv垂直垂直sinenbstsinmete以线圈从中性面转动为以线圈从中性面转动为t=0时刻开始计时，经过时刻开始计时，经过t时时间间v8学习研究返回(1)、正弦交变电流的图象、正弦交变电流的图象eoemt/4t/42t/42t/43t/43t/4t t/2/23 3/2/22 2tt t3、交变电流的图像和变化规律、交变电流的图像和变化规律9学习研究返回 正弦式交变电流的变化规律 一、正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) 规律规律 物理量物理量 函数函数 图象图象 磁通量磁通量 mcos

5、 tbscos t 10学习研究返回11学习研究返回1 1、构造、构造2 2、种类、种类用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）用来产生磁场的磁极用来产生磁场的磁极旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）无论哪种发电机，转动的部分叫无论哪种发电机，转动的部分叫转子转子，不动的部，不动的部分叫分叫定子定子12学习研究返回(3)(3)、交变电流的种类、交变电流的种类(1)(1)正弦交流电正弦交流电(2)(2)示波器中的锯齿波扫描电压示波器中的锯齿波扫描电压(3)(3)电子计算

6、机中的矩形脉冲电子计算机中的矩形脉冲(4)(4)激光通信中的尖脉冲激光通信中的尖脉冲13学习研究返回1在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是 ，属于正弦交变电流的是 。tiabcda b da14学习研究返回 4、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变 3、交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生 2、交变电流：和 都随时间做 的电流叫做交变电流电压和电流随时间按 变化的交流电叫正弦交流电 15学习研究返

7、回5 5、线圈从中性面开始转动，角速度是、线圈从中性面开始转动，角速度是，线圈，线圈中的感应电动势的峰值是中的感应电动势的峰值是e em m，那么在任一时刻，那么在任一时刻t t感感应电动势的瞬时值应电动势的瞬时值e e为为若线圈电若线圈电阻为，则感应电流的瞬时值为阻为，则感应电流的瞬时值为 0e em -e-emt16学习研究返回 应用升级应用升级1一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速一只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像如图转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图1013甲所示，则下列说法正确的是甲所示，则下列说法正确的是 ()at

8、0时刻，线圈平面与中性面垂直时刻，线圈平面与中性面垂直bt0.01 s时刻，时刻，的变化率最大的变化率最大ct0.02 s时刻，交流电动势达到最大时刻，交流电动势达到最大d该线圈产生的交流电动势的图像如图乙所示该线圈产生的交流电动势的图像如图乙所示b17学习研究返回答案：答案：b18学习研究返回如图如图1016所示，图线所示，图线a是线圈是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图后，所产生正弦交流电的图象如图线线b所示，以下关于这两个正弦交所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的

9、是流电的说法正确的是()a在图中在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零时刻穿过线圈的磁通量均为零b线圈先后两次转速之比为线圈先后两次转速之比为3 2c交流电交流电a的瞬时值为的瞬时值为u10sin 5t(v)【变式变式1】图图1016bcd19学习研究返回解析解析由图可知由图可知t0时刻时感应电动势为零，穿过线圈的时刻时感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，选项磁通量最大，选项a错误；由图可知错误；由图可知ta0.4 s，tb0.6 s，线圈先后两次转速之比线圈先后两次转速之比na nbtb ta3 2，选项，选项b正正答案答案bcd20学习研究返回典题例析典题例析如图所示，一矩形线圈如图所示，

10、一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴中点的轴oo以角速度以角速度逆时针匀速转动。若以线圈平逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角面与磁场夹角45时时(如图乙如图乙)为计时起点，并规定当电为计时起点，并规定当电流自流自a流向流向b时电流方向为正。则如图时电流方向为正。则如图1017所示的四幅所示的四幅图中正确的是图中正确的是 ()答案答案d21学习研究返回22学习研究返回23学习研究返回线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时，电动势最大值：转时，电动势最大值：nbsemtnbsesin0t/su/vum电压

11、最大值电压瞬时值24学习研究返回甲、乙图中电炉烧水甲、乙图中电炉烧水, ,设壶材料相同、水质量相等、设壶材料相同、水质量相等、水的初温相同若直流电源用水的初温相同若直流电源用1010分钟把水烧开，而分钟把水烧开，而第二次用交流电时也用第二次用交流电时也用1010分钟把水烧开分钟把水烧开25学习研究返回我 的 电我 的 电流 是 恒流 是 恒定的定的3a3a我我 1 01 0 分分钟 把 水钟 把 水烧开烧开我我1010分钟分钟也把水烧也把水烧开！开！我的电流我的电流是变化的是变化的我的电流我的电流有效值是有效值是3a26学习研究返回（1 1）定义：使交变电流和直流通过）定义：使交变电流和直流通

12、过相同阻值相同阻值的电阻，如果它们的电阻，如果它们在在相等时间相等时间内产生的内产生的热量相等热量相等，就把这一直流的数值叫做这一，就把这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值交变电流的有效值（热效应相同）（热效应相同）（2 2）说明：）说明：交变电流的有效植根据电流的热效应来规定，与电流的交变电流的有效植根据电流的热效应来规定，与电流的方向方向无无关，关，计算电功和热量必须用有效值计算电功和热量必须用有效值有效值一般与所取时间的长短有关，在无特别说明时是以一个有效值一般与所取时间的长短有关，在无特别说明时是以一个周期的时间来确定有效值的周期的时间来确定有效值的交流电压表和电流表通过交流电时，实

13、际上已经由电表内部元交流电压表和电流表通过交流电时，实际上已经由电表内部元件把交流电变成了等效的直流，所以读出的就是交流的有效值，件把交流电变成了等效的直流，所以读出的就是交流的有效值，并且电表的指针不会忽左忽右地摆动。并且电表的指针不会忽左忽右地摆动。注意：电容器的耐压值是交流的最大值。27学习研究返回(4)(4)一般用电器上标注的额定值是一般用电器上标注的额定值是有效值有效值，而电容器，而电容器上标注的是上标注的是最大值最大值ent计算通过某导体截面的计算通过某导体截面的一定要用平均值。一定要用平均值。(3)(3)正弦（或余弦）正弦（或余弦）交变电流有效值与最大值之间的关系交变电流有效值与

14、最大值之间的关系mmiii707. 02mmuuu707. 0228学习研究返回 交变电流“四值”的理解和应用 交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较 物理量物理量 物理含义物理含义 重要关系重要关系 应用情况及说明应用情况及说明 瞬时值瞬时值 交变电流交变电流某一时刻某一时刻的值的值 eemsin t， uumsin t， iimsin t 计算线圈某时刻计算线圈某时刻的受力情况的受力情况 最大值最大值 最大的瞬最大的瞬时值时值 emnbs， emnm， imemrr 讨论电容器的击讨论电容器的击穿电压穿电压 29学习研究返回30学习研究返回 考点三：交变电流有效值的计算 1、正弦交变

15、电流的有效值 利用利用 iim2，uum2，eem2计算只适用于正计算只适用于正(余余)弦式交流电弦式交流电 2、非正弦交变电流的有效值的计算 （1）计算有效值时要注意根据电流的热效应，抓住计算有效值时要注意根据电流的热效应，抓住“三同三同”：“相同时间相同时间”内内“相同电阻相同电阻”上产生上产生“相同热量相同热量”列式求解列式求解“相相同时间同时间”一般取一个周期时间一般取一个周期时间 （2） 利用两个公式利用两个公式 qi2rt 和和 qu2rt 可分别求得电流有效值和可分别求得电流有效值和电压有效值电压有效值 31学习研究返回典题例析典题例析一个一个10 的电阻，它两端的电压的电阻，它

16、两端的电压u随时间随时间t的变化规律的变化规律如图如图10110所示，则所示，则 ()d32学习研究返回答案答案d33学习研究返回c34学习研究返回答案：答案：c35学习研究返回典题例析典题例析一个电阻为一个电阻为r、边长为、边长为l的正方形的正方形线圈线圈abcd共共n匝，线圈在磁感应强度为匝，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的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴oo以以如图如图10112所示的角速度所示的角速度匀速转动，匀速转动，外电路电阻为外电路电阻为r。 图图1011236学习研究返回(1)说明此刻线圈感应电流的方向。说明此刻线圈感应电流的方向。(2)线圈转动过程中感应电动势

17、的最大值有多大？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线圈平面与磁感线夹角为60时的感应电动势为多大？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，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？线圈转一周，柴油机做多少功？ (5)从图示位置开始，线圈转过从图示位置开始，线圈转过60的过程中通的过程中通过过r的电量是多少？的电量是多少？(6)图中电流表和电压表的示数各是多少？图中电流表和电压表的示数各是多少？37学习研究返回38学习研究返回39学习研究返回40学习研究返回电阻为电阻为1 的矩形线圈绕垂直于磁场的矩形线圈绕垂

18、直于磁场方向的轴，在匀强磁场中匀速转动，方向的轴，在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图产生的交变电动势随时间变化的图象如图象如图1018所示现把交流电所示现把交流电加在电阻为加在电阻为9 的电热丝上，下列的电热丝上，下列判断正确的是判断正确的是()a线圈转动的角速度线圈转动的角速度100 rad/sb在在t0.01 s时刻，穿过线圈的磁通量最大时刻，穿过线圈的磁通量最大c电热丝两端的电压电热丝两端的电压u100 vd电热丝此时的发热功率电热丝此时的发热功率p1 800 w【变式变式】图图1018d41学习研究返回答案答案d42学习研究返回(2011皖南八校联考皖南八校联考)如图如图1019所示，图甲和图乙分所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系若使