高中物理复习13-1第1讲交变电流的产生和描述课件

第1讲交变电流的产生和描述课

程

标

准素

养

目

标通过实验，认识交变电流．能用公式和图像描述正弦交变电流，并能测算交变电流的峰值和有效值．物理观念：知道交变电流的产生过程，能正确书写交变电流的函数表达式，理解掌握交变电流图像的意义．科学思维：掌握交变电流有效值的计算方法，会区别交变电流的“四值”，明确其在具体情况中的应用技巧．考点一考点一交变电流的产生及规律【必备知识·自主落实】1．交变电流：电流、电压的________和________都随时间做周期性变化的电流．最常见的交变电流是正弦式交变电流．按正弦规律变化2．正弦式交变电流的产生及图像(1)产生①在匀强磁场里，闭合线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，可产生正弦式交变电流．

转轴可在任意位置②两个特殊位置中性面与磁场方向______的平面中性面的垂面与磁场方向______的平面大小方向垂直平行(2)图像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，则其图像为________曲线，如图所示．正弦式(3)变化规律(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路端电压u随时间变化的规律：u＝Umsin

ωt＝____________．③电流i随时间变化的规律：i＝Imsin

ωt＝____________．其中Em＝nBSω．

Em仅由n、B、S、ω四个量决定，与轴的具体位置和线圈的形状都无关Em·sin

ωt

NBSω无关无关交变电流在1s内完成周期性变化

【关键能力·思维进阶】考向1交变电流的产生例1[2024·江苏南京校考模拟预测]在以下四种情景中，线圈中产生的电流与其正下方所示的i-t图线相对应的是(

)A．图甲B．图乙C．图丙D．图丁答案：A

考向2交变电流的变化规律例2[2024·北京海淀区模拟]图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，电阻R为5Ω.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示．下列说法正确的是(

)A．电阻R的热功率为1000WB．1s内电流方向改变50次C．t＝0.01s时，线圈平面与磁场方向平行D．t＝0.005s时，穿过线圈的磁通量变化最快答案：C

[教你解决问题]读图思维提升求解交变电流的产生问题需要抓住的要点(1)抓住“一模型”：线圈(可以是矩形、圆形、不规则形状)以线圈平面上的两点所在直线为轴绕垂直于匀强磁场的轴做圆周运动.(2)抓住“两平面”：一是中性面(B⊥S)，二是与中性面垂直的位置平面，确定线圈经过两平面时的各物理量．(3)在解决有关交变电流的图像问题时，应抓住交变电流的图像与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解．考点二

时刻最大值热量有效值所围面积

2．交变电流的“四值”考向1正弦式交变电流有效值的计算例3(多选)[2023·湖南卷]某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示．大轮与小轮通过皮带传动(皮带不打滑)，半径之比为4∶1，小轮与线圈固定在同一转轴上．线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形，共n匝，总阻值为R.磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场.大轮以角速度ω匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直．线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡．

答案：AC

考向2非正余弦式交变电流有效值的计算例4[2024·湖南长沙长郡中学校考二模]在图乙的电路中，电源输出如图甲所示的交变电流(不计内阻)．电阻R的阻值为10Ω，电表均为理想电表．下列判断正确的是(

)A.电压表的示数为10VB．电流表的示数为2AC．若将电阻R替换为一个电容，欲使电路安全运行，其耐压值最少为10VD．电阻R在任意三分之一个周期内产生的热量一定等于0.1J答案：A

答案：BD

例62022年11月23日由三峡集团研制的单机容量16兆瓦海上风电机组成功下线，该机组是目前全球单机容量最大、叶轮直径最大的风电机组，风力发电机简易模型如图甲所示，某兴趣小组自制了一台风力发电机，试验中叶轮带动线圈在匀强磁场中转动，产生的交流电电流随时间变化的图像如图乙中所示，则下列说法中正确的