第1讲 交变电流的产生及描述

第十一章交变电流电磁振荡与电磁波传感器第1讲交变电流的产生及描述开始010203课前基础落实——在情境迁移中理清“物理观念”课堂提能学案——在多彩学法中精准“扶弱补短”随堂创新训练——在素养立意中把握“命题导向”第十一章

交变电流

电磁振荡与电磁波

传感器第1讲交变电流的产生及描述一、交变电流1．交变电流电流、电压随时间做________变化的电流。周期性最大00最大最大(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变____次。(4)图像：线圈从中性面位置开始计时，电动势e、电压u和电流i随时间变化的图像分别如图甲、乙、丙所示。两二、描述正弦式交变电流的物理量1．周期和频率周期性1

s赫兹2．交变电流的瞬时值、峰值和有效值瞬时值交变电流某一_____的值，是时间的函数。如e＝Emsinωt峰值交变电流的电流或电压所能达到的______值有效值让交变电流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果它们在交变电流的一个周期内产生的______相等，就把这一恒定电流的电流与电压叫作这一交变电流的有效值时刻最大热量情境创设如图甲所示是交流发电机的示意图，其产生的正弦式交变电流的图像如图乙所示。微点判断(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，矩形线圈中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，矩形线圈中的感应电动势为零，感应电流方向发生改变。

()××√(4)交流电器设备上所标的电压和电流值是指有效值。

()(5)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。

()(6)分析电容器的耐压值应考虑电压的峰值。

()√×√(一)交变电流的产生和描述(固基点)[题点全练通]1．[中性面和峰值面]图甲、乙是交流发电机示意图，线圈ABCD在磁场中匀速转动。下列说法正确的是

(

)A．图甲中该时刻穿过线圈的磁通量最大，电路中的感应电流最大B．图乙中该时刻穿过线圈的磁通量为零，电路中的感应电流为零C．图甲中该时刻穿过线圈的磁通量变化率为零，电路中的感应电流为零D．图乙中该时刻穿过线圈的磁通量变化率最大，电路中的感应电流为零答案：C

解析：题图甲中线圈位于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，产生的感应电动势为零，电路中的感应电流为零，故A错误，C正确；题图乙中线圈位于与中性面垂直的位置，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大，电路中的感应电流最大，故B、D错误。答案：C3．[描述交变电流的物理量](2023·浙江绍兴质检)在匀强磁场中，匝数N＝100的矩形线圈绕垂直磁感线的转轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势随时间的变化规律如图所示，则下列说法正确的是

(

)A．t＝0.5×10－2s时，线圈平面与中性面重合B．t＝1×10－2s时，线圈中磁通量变化率最大C．穿过每一匝线圈的最大磁通量为1×10－3WbD．线圈转动的角速度为50πrad/s答案：C

[要点自悟明]正弦式交变电流的变化规律(线圈从中性面位置开始计时)[注意]

e、i、u三个量的变化步调总是一致的，且总是与Φ的变化反相。2．定义法：对于非正弦式交变电流，计算有效值时要抓住“三同”，即“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”，列式求解时相同时间一般取一个周期或周期的整数倍。答案：B

类型2峰值不对称的正弦式波形2．电压u随时间t的变化情况如图所示，则电压的有效值为

(

)A．137V

B．163V

C．174V

D．196V答案：C

答案：D

答案：A(三)交变电流“四值”的理解及应用(精研点)交变电流的“四值”及应用续表答案：D

2．(2023·天津模拟)手摇式发电机是我们教学中常用的演示工具，如图甲所示，其工作原理可以简化为图乙所示。一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴、以角速度ω匀速转动，产生的交流电通过M、N与外电路连接，如图乙所示，外电路灯泡电阻为R，电压表为理想交流电压表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90°的过程中，下面说法正确的是

(

)答案：C

3．(2021·浙江1月选考)(多选)发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其他电阻不计，图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周

(

)A．框内电流方向不变B．电动势的最大值为Um答案：BD

1．[联系生活实际]风速测速仪的简易装置如图甲所示，某段时间内线圈中产生的感应电流的波形如图乙所示，下列说法正确的是

(

)A．若风速变大，图乙中感应电流的周期变大B．若风速变大，图乙中感应电流的峰值变大C．图乙中感应电流最大时，风速最大D．图乙中感应电流随时间变化的原因是风速在变答案：B

是穿过线圈的磁通量的变化率最大，并不是风速最大，故C错误；题图乙中感应电流随时间变化的原因是穿过线圈的磁通量变化率随时间在变化，故D错误。2．[聚焦科技前沿](多选)如图甲所示，为新能源电动汽车的无线充电原理图，M为匝数n＝50匝、电阻r＝1.0Ω的受电线圈，N为送电线圈。当送电线圈N接交变电流后，在受电线圈内产生了与线圈平面垂直的磁场，其磁通量Ф随时间t变化的规律如图乙所示。下列说法正确是

(

)答案：AD答案：D

4．[树立民族自信](2021·江苏高考)贯彻新发展理念，我国风力发电发展迅猛，2020年我国风力发电量高达4000亿千瓦时。某种风力发电机的原理如图所示，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为0.20T，线圈的匝数为100、面积为0.5m2，电阻为0.6Ω，若磁体转动的角速