一轮复习鲁科版第54讲交变电流的产生和描述课件31张

第五十四讲交变电流的产生和描述一、正弦式交变电流1.产生

线圈绕________磁场方向的轴匀速转动。2.两个特殊位置的特点垂直于最大发生改变最大不改变3.电流方向的改变

一个周期内线圈中电流的方向改变____次。4.交变电动势的最大值 Em＝______,与转轴位置无关,与线圈形状无关。5.交变电动势随时间的变化规律(中性面开始计时) e＝______________。

两nBSωnBSωsinωt【典例1】(多选)关于中性面,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,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,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 D.线圈每转动一周即经过中性面一次,所以线圈每转动一周,感应电流的方向就改变一次AC1.周期和频率二、描述交变电流的物理量时间周期性变化赫兹(Hz)(1)周期T:交变电流完成一次周期性变化所需要的______，单位是秒(s)。表达式为T＝＝(n为转速)。(2)频率f:交变电流完成____________的次数与所用时间之比，单位是______________。

2.峰值、有效值和平均值 (1)峰值:交变电流或电压所能达到的最大的值。 (2)有效值:让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，如果在交流的一个周期内它们____________相等，就可以把恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值。 (3)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系产生的热量(4)交变电流的平均值【典例2】[2020·河南省九师联盟模拟(二)]当矩形线框在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动时,产生的交变电流随时间的变化规律如图甲所示。已知图乙中定值电阻R的阻值为10Ω,电容器C的击穿电压为5V。则下列选项正确的是(

)A.矩形线框中产生的交变电流的瞬时值表达式为i＝0.6sin(100πt)AB.矩形线框的转速大小为100r/sC.若将图甲中的交流电接在图乙的电路两端,电容器不会被击穿(通过电容器电流可忽略)D.矩形线框的转速增大一倍,则交变电流的表达式为i＝1.2sin(100πt)AA考点一交变电流的产生及变化规律1.交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)2.交变电流瞬时值表达式 (1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式Em＝nBSω求出相应峰值。 (2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。如:

①线圈从中性面位置开始计时，则i－t图像为正弦函数图像，函数表达式为i＝Imsinωt。

②线圈从垂直于中性面的位置开始计时，则i－t图像为余弦函数图像，函数表达式为i＝Imcosωt。

【典例3】(2020·安徽合肥市第二次教学质检)如图所示，矩形线圈处在磁感应强度大小为B.方向水平向右的匀强磁场中，线圈通过电刷与定值电阻R及理想电流表相连接，线圈绕中心轴线OO′以恒定的角速度ω匀速转动，t＝0时刻线圈位于与磁场平行的位置。已知线圈的匝数为n、面积为S、阻值为r。则下列说法正确的是(

)D解析t＝0时刻线框与磁场方向平行，即线框的速度与磁场方向垂直，由右手定则可知，流过电阻R的电流方向向右，故A错误;从与中性面垂直的位置开始计时，感应电动势随时间按余弦规律变化，且最大感应电动势Em＝nBSω，所以感应电动势的瞬时值表达式为e＝nBSωcosωt，故B错误;【变式1】(2020·北京市丰台区二模)某交变电动势瞬时值表达式e＝10sin(2πt)V,则(

) A.交变电流的频率为2Hz B.交变电流的周期为0.25s C.交变电动势的有效值为10V D.当t＝0.25s时,感应电动势为10VD【变式2】(多选)如图所示，M为半圆形导线框，圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内，两导线框圆弧半径相等。过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里。现使导线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则(

)BC考点二交流电有效值的求解1.有效值的规定

让交变电流和恒定电流I直分别通过同一电阻R,在一个周期内产生的焦耳热分别为Q交、Q直,若Q交＝Q直,则交变电流的有效值I＝I直(直流有效值也可以这样算)。

2.有效值的理解 (1)交流电流表、交流电压表的示数是指有效值。 (2)用电器铭牌上标的值(如额定电压、额定功率等)指的均是有效值。 (3)计算热量、电功率及保险丝的熔断电流指的是有效值。 (4)没有特别加以说明的,是指有效值。

3.有效值的计算 (1)计算有效值时要根据电流的热效应，抓住"三同”："相同时间”内"相同电阻”上产生"相同热量”，列式求解。 (2)分段计算电热求和得出一个周期内产生的总热量。

【典例4】(2018·全国卷Ⅲ)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图4所示。则Q方∶Q正等于(

)D【变式3】(2020·云南省师大附中第五次月考)阻值为100Ω的纯电阻元件通以如图所示的交流电,则该元件的发热功率为(

)A.121W B.302.5W C.484W D.605WBBA.10W B.15W C.25W D.30WC含二极管的交流电有效值的求解考点三交变电流"四值”的理解和计算交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较【典例6】(多选)(2020·山东济南市5月高考模拟)如图所示为一台小型发电机结构示意图,线圈绕垂直匀强磁场方向的轴匀速转动,通过电刷接有一盏小灯泡。已知线圈匝数为N,内阻为r,转动的周期为T,小灯泡的电阻为9r,电压表的示数为U。从图示位置开始计时,下列说法中正确的是(

)BD【变式5】(多选)(2019·天津卷)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是(

)BC【变式6】(多选)(2020·四川成都市第二次诊断)如图(a)为一交流发电机示意图,线圈abcd在匀强磁场中绕固定轴OO′沿顺时针方向匀速转动,图(b)是该发电机的电动势随时间