3-2-10-1交变电流的产生和描述

1、强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破考点内容考点内容要求要求命题规律命题规律复习策略复习策略交变电流、交变交变电流、交变电流的图象电流的图象(1)交变电流的变化规交变电流的变化规律，如交变电流瞬时律，如交变电流瞬时值表达式、交变电流值表达式、交变电流图象的考查；图象的考查；(2)交变电流瞬时值、交变电流瞬时值、峰值、有效值、平均峰值、有效值、平均值的理解和计算；值的理解和计算；(3)变压器的原理、远变压器的原理、远距离输电的考查；距离输电的考查；(4)含有变压器的动态含有变压器的动态分析问题的考查分析问题的考查(1)交变电流知识交变电流知识与其他专题知识有与其他专题

2、知识有很多的结合点，如很多的结合点，如电路结构分析，电电路结构分析，电功、电功率的计算；功、电功率的计算；(2)远距离输电问远距离输电问题是交流电与生题是交流电与生产、生活实际联系产、生活实际联系密切的知识点，复密切的知识点，复习中注意联系实习中注意联系实际，会在实际问题际，会在实际问题中计算电压损失和中计算电压损失和功率损失功率损失正弦交变电流的正弦交变电流的函数表达式、峰函数表达式、峰值和有效值值和有效值理想变压器理想变压器远距离输电远距离输电实验十一：传感实验十一：传感器的简单使用器的简单使用强基固本强基固本考点突破考点突破第第1课时交变电流的产生和描述课时交变电流的产生和描述强基固本强

3、基固本考点突破考点突破知识点一、交变电流、交变电流的图象知识点一、交变电流、交变电流的图象1交变电流交变电流(1)定定义：义： 和和 都随时间做周期性变化的电流。都随时间做周期性变化的电流。(2)图象：如图图象：如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流。其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。所示。大小大小方向方向强基固本强基固本考点突破考点突破2正弦交变电流的产生和图象正弦交变电流的产生和图象(1)产产生：在匀强磁场里，线圈绕生：在匀强磁场里，线圈绕 方向的轴匀方向的轴匀速转动。速转动。(

4、2)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线图象：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。如图圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线。如图(e)、(f)所示。所示。垂直于磁场垂直于磁场强基固本强基固本考点突破考点突破一次周期性一次周期性 次数次数 强基固本强基固本考点突破考点突破Emsin t Umsin t Imsin t 角速度角速度 nBS 强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破思维深化思维深化判断正误，正确的画判断正误，正确的画“”，错误的画，错误的画“”。(1)将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直于磁感

5、线将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中产生的一定是正弦交变电流。的轴匀速转动，线圈中产生的一定是正弦交变电流。()(2)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，经过中性面时，线圈中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最大。的感应电动势最大。()强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破题题 组组 自自 测测题组一交变电流的产生题组一交变电流的产生1(多选多选)关关于中性面，下列说法正确的是于中性面，下列说法正确的是()A线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通

6、量的变化率为零磁通量的变化率为零B线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大磁通量的变化率最大C线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次D线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次感应电流的方向就改变一次强基固本强基固本考点突破考点突破解析解析中性面是线圈平面与磁感线垂直的位置，线圈经过该中性面是线圈平面与磁感线垂直的位置，线圈经过该位置时，穿过线圈的磁通量最大，各边都不切割磁感线，不位

7、置时，穿过线圈的磁通量最大，各边都不切割磁感线，不产生感应电动势，所以磁通量的变化率为零，产生感应电动势，所以磁通量的变化率为零，A项正确，项正确，B项错误；线圈每经过一次中性面，感应电流的方向改变一次，项错误；线圈每经过一次中性面，感应电流的方向改变一次，但线圈每转一周时要经过中性面两次，所以每转一周，感应但线圈每转一周时要经过中性面两次，所以每转一周，感应电流方向就改变两次，电流方向就改变两次，C项正确，项正确，D项错误。项错误。答案答案AC强基固本强基固本考点突破考点突破2如如图图1所示，矩形线圈所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴于磁

8、场方向的轴P1和和P2以相同的角速度匀速转动，当线以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时圈平面转到与磁场方向平行时()图图1 1强基固本强基固本考点突破考点突破A线圈绕线圈绕P1转动时的电流等于绕转动时的电流等于绕P2转动时的电流转动时的电流B线圈绕线圈绕P1转动时的电动势小于绕转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势转动时的电动势C 线 圈 绕 线 圈 绕 P1和和 P2转 动 时 电 流 的 方 向 相 同 ， 都 是转 动 时 电 流 的 方 向 相 同 ， 都 是abcdaD线圈绕线圈绕P1转动时转动时dc边受到的安培力大于绕边受到的安培力大于绕P2转动时转动时dc边边受

9、到的安培力受到的安培力强基固本强基固本考点突破考点突破解析解析线圈绕垂直于磁场方向的轴转动产生交变电流，产生线圈绕垂直于磁场方向的轴转动产生交变电流，产生的电流、电动势及线圈各边所受安培力大小与转轴所在位置的电流、电动势及线圈各边所受安培力大小与转轴所在位置无关，故无关，故A对，对，B、D错；图示时刻产生电流的方向为错；图示时刻产生电流的方向为adcba，故，故C错。错。答案答案A强基固本强基固本考点突破考点突破题组二交变电流的描述题组二交变电流的描述3小小型交流发电机的矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，型交流发电机的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是正弦函数。将

10、发电机产生的感应电动势与时间的关系是正弦函数。将发电机与一个标有与一个标有“6 V,6 W”的小灯泡连接形成闭合回路，不计的小灯泡连接形成闭合回路，不计电路的其他电阻。当线圈的转速为电路的其他电阻。当线圈的转速为n5 r/s时，小灯泡恰时，小灯泡恰好正常发光，则电路中电流的瞬时表达式为好正常发光，则电路中电流的瞬时表达式为()Aisin 5t(A) Bisin 10t(A)Ci1.41sin 5t(A) Di1.41sin 10t(A)强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破4(多选多选)如如图图2甲是小型交流发电机的示意图，两磁极甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、

11、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表。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线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，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。以下判断正确的是象如图乙所示。以下判断正确的是()图图2 2强基固本强基固本考点突破考点突破A电流表的示数为电流表的示数为10 AB线圈转动的角速度为线圈转动的角速度为50 rad/sC0.01 s时线圈平面与磁场方向平行时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s时电阻时电阻R中电流的方向自右向左中

12、电流的方向自右向左强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破考点一正弦交变电流的产生及变化规律考点一正弦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正弦式交变电流的变化规律线圈在中性面位置时开始计时线圈在中性面位置时开始计时物理量物理量函数表达式函数表达式图象图象磁通量磁通量mcos tBScos t强基固本强基固本考点突破考点突破电动势电动势eEmsin tnBSsin t电压电压uUmsin tsin t电流电流iImsin tsin t强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破【例【例1】(多选多选)(2014天津卷，天津卷，7)如如图图

13、3甲所示，在匀强磁甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线中曲线a、b所示，则所示，则()图图3 3强基固本强基固本考点突破考点突破A两次两次t0时刻线圈平面均与中性面重合时刻线圈平面均与中性面重合 B曲线曲线a、b对应的线圈转速之比为对应的线圈转速之比为2 3 C曲线曲线a表示的交变电动势频率为表示的交变电动势频率为25 Hz D曲线曲线b表示的交变电动势有效值为表示的交变电动势有效值为10 V强基固本强基固本考点突破考

14、点突破强基固本强基固本考点突破考点突破【变式训练【变式训练】1(多选多选)如图如图4所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为周期为T，转轴，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为垂直于磁场方向，线圈电阻为2 。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60角时的感应电流为角时的感应电流为1 A。那么。那么()图图4 4强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破考点二交变电流考点二交变电流“四值四值”的应用的应用1交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比

15、较交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破图图5 5强基固本强基固本考点突破考点突破A该线圈产生的交流电动势峰值为该线圈产生的交流电动势峰值为50 VB该线圈产生的交流电动势有效值为该线圈产生的交流电动势有效值为25 VC电容器的耐压值至少为电容器的耐压值至少为50 VD电容器的电容电容器的电容C变大时，电流表的示数变小变大时，电流表的示数变小强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破【变式训练【变式训练】2(多选多选)(2014惠州一模惠州一模)边长边长为为L的正方形线框在匀强磁场的正方形线框在匀强磁场B中以角速度中以角速度匀速转动，产生的感应电流的最大值为匀速转动，产生的感应电流的最大值为Im，设灯泡的电阻为设灯泡的电阻为R，其他电阻不计。从如图，其他电阻不计。从如图6所示位置开所示位置开始计时，则始计时，则()图图6 6强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破图图7 7强基固本强基固本考