74　第十二章　第66课时　交变电流的产生及描述

第十二章

交变电流电磁波传感器第十二章交变电流电磁波传感器课程标准1．通过实验，认识交变电流、能用公式和图像描述正弦式交变电流。2．了解发电机和电动机工作过程中的能量转化。3．通过实验，探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系，掌握远距离输电时用高电压的原理。4．了解电磁振荡和电磁波。知道电磁波的发射、传播和接收。5．认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、特征和应用。知道光也是一种电磁波。第十二章交变电流电磁波传感器考情分析

第66课时交变电流的产生及描述[学习目标]

1．理解正弦式交变电流的产生过程，能正确书写交变电流的函数表达式。

2．理解并掌握交变电流图像的意义。

3．理解描述交变电流的几个物理量，会计算交变电流的有效值。

4．正确理解交变电流的四值，并能进行有关计算。考点1交变电流的产生及描述

垂直于最大

发生改变最大不改变

两NBSω

无关无关一次周期性次数如图所示为交变电流的产生原理，判断下列说法的正误：(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。 (

)(2)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为0，电流方向发生改变。 (

)(3)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。 (

)×

√

×[典例1]为研究交变电流产生的规律，某研究小组把长60m导线绕制成N＝100匝的矩形闭合线圈，如图所示。现把线圈放到磁感应强度大小B＝0.1T、方向水平向右的匀强磁场中，线圈可以绕其对称轴OO'转动。现让线圈从图示位置开始(t＝0)以恒定的角速度ω＝10πrad/s转动。下列说法正确的是(

)A．t＝0时，线圈位于中性面位置B．t＝0.05s时，感应电流达到最大值C．当bc＝2ab时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝2πsin10πt(V)D．1s内电流方向变化10次√

归纳总结：书写交变电流瞬时值表达式的技巧(1)确定正弦式交变电流的峰值：根据已知图像读出或由公式Em＝NBSω求出相应峰值。(2)①若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＝Imsin

ωt。②若线圈从垂直中性面位置开始计时，则i-t图像为余弦函数图像，函数表达式为i＝Imcos

ωt。

考点2对有效值的理解与计算

√

×

√

√

√

考点3对交变电流“四值”的理解及计算

×

×

√

√√

拓展思考

(1)若用交流电压表测量电阻R两端电压，则电压表的示数为________。(2)若金属框匝数为n，转动角速度为ω，金属框的电阻也为R，则从图甲位置开始，转动180°的过程中，金属框中产生的焦耳热为___________，除安培力以外的力对金属框做的功为___________。

√√

【教师备选资源】为发展新能源，某科研小组制作了一个小型波浪发电机，磁铁固定在水中，S极上套有一个浮筒，浮筒上绕有线圈，其截面示意图如图甲所示。浮筒可随波浪上下往复运动切割磁感线而产生电动势，线圈中产生的感应电动势随时间按正弦规律变化，如图乙所示，线圈电阻r＝2Ω，把线圈与阻值R＝8Ω的小灯泡串联，小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是(

)A．小灯泡的额定电压为3VB．线圈中电流的有效值为0.5AC．发电机的输出功率为1.28WD．一个周期内线圈产生的焦耳热为0.32J√

课时作业(六十六)交变电流的产生及描述题号1352468791．(多选)(2024·新课标卷)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面垂直，如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过90°时，线圈中(

)A．电流最小B．电流最大C．电流方向由P指向QD．电流方向由Q指向P√√BD

[磁极顺时针匀速转动相当于线圈逆时针匀速转动，线圈从中性面位置开始转动，磁极转过90°时即线圈逆时针转过90°时，穿过线圈的磁通量为0，磁通量的变化率最大，线圈中电流最大，A错误，B正确；磁极转过90°时相当于题图中PQ向下切割磁感线，由右手定则可知线圈中电流方向由Q指向P，C错误，D正确。]题号1352468792．(2025·辽宁大连一模)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)，小轮与线圈固定在同一转轴上。磁体间的磁场可视为匀强磁场。大轮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定的灯泡。假设发电机发电时灯泡能发光且工作电压保持在额定电压以内，下列说法正确的是(

)A．大轮边缘质点的线速度比小轮边缘质点的线速度小B．若仅增大大轮的转速，则灯泡变暗C．若仅增加线圈的匝数，则灯泡变亮D．若仅将小轮的半径增大，则灯泡变得更亮√题号135246879C

[大轮边缘质点的线速度大小与小轮边缘质点的线速度大小相等，故A错误；若仅增大大轮的转速，大轮边缘质点线速度增大，则小轮边缘质点线速度增大，小轮角速度增大，即线圈在磁场中转动的角速度增大，产生的电动势增大，回路中电流增大，灯泡变亮，故B错误；若仅增加线圈的匝数，根据E＝NBSω，可知线圈产生的电动势最大值增大，则电动势有效值增大，回路中电流增大，灯泡变亮，故C正确；若仅将小轮的半径增大，根据v＝ωr可知，小轮角速度减小，即线圈在磁场中转动的角速度减小，产生的电动势减小，回路中电流减小，灯泡变暗，故D错误。]题号135246879

√题号135246879

√题号135246879

题号135246879

√题号135246879

题号1352468796．(2025·山东济南一模)一交变电压随时间变化的图像如图甲所示，每个周期内，前二分之一周期电压按正弦规律变化，后二分之一周期电压恒定。若将此交流电连接成如图乙所示的电路，电阻R阻值为50Ω，则(

)A．理想电压表读数为50VB．理想电流表读数为0.8AC．电阻R消耗的电功率为45WD．电阻R在50s内产生的热量为2025J√题号135246879

题号1352468797．小型发电机的工作原理如图甲所示，两磁极之间可视为匀强磁场，发电机产生的交变电流的电动势随时间变化的关系图像如图乙所示，将线圈与阻值为10Ω的定值电阻相连。不计线圈内阻，下列说法正确的是(

)A．该交变电流的频率为5HzB．t＝0.01s时，线圈平面转到中性面位置C．前0.01s内，通过线圈的电荷量为0.02CD．若把击穿电压为20V的电容器接在发电机两