2012届高考一轮复习课件：10.1交变电流的产生及描述电感和电容对交流的影响

1、交变电流的产生及描述 电感和电容对交流的影响,第1讲,图1011,一、正弦式交变电流的产生和描述物理量 1交变电流：大小和方向均随时间作周期性变化的电流 2产生原理：电磁感应(如图1011所示，线圈匀速旋转时，ab、cd将切割磁感线产生周期性变化的交变电流),3两个位置： (1)中性面位置(通过的磁通量最大、感应电动势为0、电流方向改变的位置) (2)垂直中性面位置(垂直切割磁感线、电流、感应电动势为峰值的位置) 4四个值：(1)最大值：EmnBS(涉及电容器耐压时使用),5产生设备：旋转电枢式发电机、旋转磁极式发电机 图象描述：从图象可得出最大值、周期和各时刻的瞬时值；也能找出对应的线圈的位

2、置(如图1012),图1012,二、交变电流的有效值 定义：它是根据电流的热效应规定的，让交流和直流分别通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，则该直流的数值就是该交流的有效值,三、容抗与感抗 1电容在电路中的作用是“通交流，隔直流；通高频，阻低频”；交变电流的频率越高，容抗越小. 2电感在电路中的作用是“通直流，阻交流；通低频，阻高频”；交变电流的频率越高，感抗越大. 3电阻与交变电流的频率无关，对交直流的阻碍作用相同,图1013,1.正弦式交流电的产生与图象 问题：请根据如图1013所示的图景，描述正弦式交流电的产生机理,解答：(1)该图为矩形线圈abcd在磁场中绕轴OO

3、转动时的截面图转动过程中，穿过线圈的磁通量发生变化其中ab和cd两条边在切割磁感线，产生感应电动势，线圈上就有了感应电流具体分析可从图中看出，图时，导体不切割磁感线，线圈中无电流；图时，导体垂直切割磁感线，线圈中有电流，且电流从a端流入；图同图；图中电流从a端流出；图同图.,(2)关于中性面 线圈平面垂直于磁感线时线圈中的感应电流为零，这一位置叫中性面如图和图位置线圈平面经过中性面时，磁通量最大，电流方向发生改变线圈绕轴转一周经过中性面两次，因此感应电流方向改变两次,例1：处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直在t0时刻，线圈平面与纸面重合

4、(如图1014)，线圈的cd边离开纸面向外运动若规定由abcda方向的感 应电流为正，则能反映 线圈中感应电流i随时间 t变化的图线是(),图1014,解析：图示位置线圈平面与磁感线平行，因为cd边离开纸面向外运动，cd边产生最大感应电动势，由右手定则cd上产生cd的感应电流，线圈中的电流为abcda(为正)，故选项C正确,答案：C,点评：线圈平面每次转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，故一周里线圈中电流方向改变两次(周期性改变一次),警示：本题中交流发电机在工作时的电动势的瞬时值为eEmsint(从中性面位置计时)，若将其电枢的转速提高一倍，其他条件不变，则

5、其电动势变为2Emsin2t(峰值及角速度都增加一倍)对应的图象如下图所示,解答,2.交变电流的四值问题 问题：交变电流的四值指哪四值？它们的含义分别是什么？,例2：如图1015所示，匀强磁场的磁感应强度B0.5T，边长L10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r1，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，角速度为2rad/s，外电路电阻R4，求：,图1015,(1)转动过程中感应电动势的最大值 (2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60时的瞬时感应电动势 (3)由图示位置转过60角的过程中产生的平均感应电动势 (4)交流电压表的示数 (5)转动一周外力做的功,点评：处理交流电问

6、题时要注意交流瞬时值、平均值、有效值、最大值四值的区别联系瞬时值常对应于通有交变电流的导体所受的安培力、霓虹灯的点亮等瞬间问题；平均值常与通过导体的电荷量，以及变化的感应电流受到的安培力的冲量对应；有效值常与交变电流通过导体产生的热量、电功、电功率，确定保险丝的熔断电流等对应；最大值常与电容器的耐压等问题对应,3.电感和电容对交流电的影响 问题：电感和电容对交流电有影响，人们是如何利用这种影响的？ 解答：(1)扼流圈 低频扼流圈特点：匝数为几千甚至超过一万，自感系数为几十亨，对低频有较大的阻碍作用，对直流阻碍较小，所以线圈能够“通直流，阻交流”,高频扼流圈特点：匝数为几百，自感系数为几毫亨，对

7、高频交变电流产生很大的感抗，对低频交变电流阻碍较小，所以线圈能够“阻高频，通低频” (2)隔直电容器和旁路电容器 隔直电容器：当电容器串联在电路中时，因直流电不能通过电容器，对于同时含有交、直流成分的电流，可以把交、直流成分分开 旁路电容器：当电容器并联在电路中时可将高频交流成分和低频交流成分分开,例3：二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动图1016为音箱的电路图，高、低频混合电流由

8、a、b端输入，L1和L2是线圈，C1和C2是电容器，则下列说法中正确的是(),A甲扬声器是高音扬声器 B乙扬声器是低音扬声器 CC2的作用是阻碍高频电流通过乙扬声器 DL1的作用是阻碍高频电流通过甲扬声器,图1016,解析：感抗对电流的阻碍作用是“通直流，阻交流”，“通低频，阻高频”，容抗对电流的阻碍作用是“通交流，隔直流”，“通高频，阻低频”线圈L1的作用是让低频信号通过，阻碍高频成分，通过线圈L1的信号中还有少量的高频成分，C1的作用就是让这些少量的高频成分通过，阻碍低频信号通过，让低频信号通过扬声器甲，故扬声器甲是低音扬声器，选项A错误D正确；C2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器，C错误

9、；L2的作用是让低频信号通过，阻碍高频成分通过，减弱通过扬声器乙的低频电流，扬声器乙是高音扬声器，选项B错误,答案：D,点评：对于电阻、电感和电容对交变电流的作用的考题，因为考纲的要求都是围绕两种器件对交流电的作用展开的，因此要熟记结论并学会灵活应用 警示：两种扼流圈和两种电容器的应用是学生中的难点和易错点，所以要理清它们的结构特点,1.(多选)(2010广东卷)如图1017所示的是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的( ) A周期是0.01s B最大值是311V C有效值是220V D表达式为 u220sin100t(V),图1017,解析：由题图可得周期为0.02s，A错误选项D

10、中峰值应该为311V，即u311sin100t(V)，D错误,答案：BC,2.(单选)图1018为一交变电流的it图线，下列说法正确的是( ) A交变电流的频率f50Hz，最大值I5A B交变电流的有效值I5A C交变电流的平均值为10A D若此交变电流通过阻值 为10的电阻，则用电压表 测得这个电阻两端的电压为25V,图1018,答案：D,3.(多选)从某一装置输出的交流电常常既有高频成分，又有低频成分如果只需要把低频成分输送到下一级装置， 可采用的电路是 ( ),答案：AD,解析：根据电容器在电路中有“通交流、隔直流”或“通高频、阻低频”的作用；电感有“通低频、阻高频”或“通直流、阻交流”的作用A图中高频被电容器旁路掉；B图高频直接通过隔直电容器；C图中低频被电感旁路；D图高频被电感阻碍，所以AD项正确,4.如图1019所示电路中，三只电灯的亮度相同，如果交流电的频率增大，三盏电灯的亮度将如何改变