第十章第1单元交变电流的产生及描述

第十章

交变电流传感器高考目标复习指导交变电流，交变电流的图象Ⅰ正弦交变电流的函数表达式，峰值和有效值

Ⅰ理想变压器

Ⅰ远距离输电

Ⅰ实验十一：传感器的简单应用1.从近三年的高考考点分布来看，高考对交变电流的考查多集中在变压器的原理、交变电流的有效值、交变电流的平均值以及远距离输电等知识的理解和应用上．其中针对变压器的原理及应用的题目出现的频率非常高.2.题型：以选择题为主．3.复习时应重点理解交流电的产生及描述，掌握变压器的电压比和电流比，了解变压器的电压、电流和功率的决定因素，熟悉远距离输电的流程图.第一单元交变电流的产生和描述一．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．A①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，感应电动势为零．②线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次．线圈转动一周，两次经过中性面，所以电流的方向改变两次．3、中性面⑴定义：与磁场方向垂直的平面．⑵特点：Bacbd⑵电动势e

随时间变化规律：

e＝Emsinωt(Em=NBSω)4、正弦式交变电流的变化规律和图象(线圈在中性面位置开始计时)⑷电流i

随时间变化规律：

i＝Imsinωt[Em/(R+r)]⑶电压u

随时间变化规律：

u＝Umsinωt[EmR/(R+r)]⑴磁通量Φ随时间变化规律：

Φ=Φmcosωt（Φm=BS)⑶线圈从中性面开始计时，函数表达式e＝Emsinωt，从垂直中性面开始计时，函数表达式e＝Emcosωt.⑷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．⑵线圈平面与中性面垂直时，磁通量为零．磁通量的变化率最大，e

最大，i

最大，电流方向不改变。⑴线圈平面与中性面重合时，磁通量最大，磁通量的变化率为零，e=0，I=0，电流方向将发生改变。

[思维启动]设线圈从中性面起经时间t转过角度θ，则

θ＝ωt，此时两边ab、cd速度方向与磁感线方向的夹角分别为ωt和(180°－ωt)，如图10－1－1所示，它们产生的感应电动势同向相加，整个线圈中的感应电动势为：图10－1－1①__________________。因为②v＝__________，代入上式中得③

e＝________________。对纯电阻电路，设闭合电路总电阻为R，由欧姆定律得闭合回路的电流瞬时值④________________。

[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转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图10－1－3甲所示，则下列说法正确的是 (

)图10－1－3A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01s时刻，Φ的变化率最大C．t＝0.02s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⑵频率f：交变电流在单位时间(1s)内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)．二．描述交变电流的物理量1、周期和频率⑴周期T：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)．公式：T＝2π/ω.⑶周期和频率的关系T＝1/f或f＝1/T.2、交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值⑴瞬时值：交变电流某一瞬时的值，是时间的函数．⑵峰值：交变电流所能达到的最大值．当考虑某电学元件（电容器、晶体管等）的击穿电压时，指最大电压。⑷平均值：线圈在转动过程中从一个位置到另一位置所产生的电动势的平均值，称为该过程的平均电动势。⑶有效值：让交变电流与恒定电流分别通过阻值相等的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，则这个恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值．

通常所说的交变电流的电压、电流以及交流电表的读数，保险丝的熔断电流，电器设备“铭牌”上所标的电压、电流值都是指有效值。求解交变电流的电热问题时，必须用有效值计算。计算有关电荷量时只能用平均值。正弦交变电流的有效值与峰值之间的关系

[思维启动]如图10－1－4所示，间距为L的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，一端接阻值为R电阻。一图10－1－4个电阻是R0，质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力F作用下从t＝0的时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为v＝vmaxsinωt。不计导轨电阻，则：2.小型交流发电机中，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呈正

弦函数关系，如图10－1－5所

示。此线圈与一个R＝10Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻。下列说法正确的是(

)图3

图4图5方向成45°夹角,由E=2Blv⊥,可得E=2×Blv=Em,即此时电流是最大值的倍,由图b还能观察到,线圈在接下来45°的转动过程中,ad、bc两边的切割速度越来越小,所以感应电动势应减小,感应电流应减小,综合上述三点可知D项正确.答案

D方法提炼

解决此类问题要把线圈在匀强磁场中的具体位置与图象上的时