10-1交流电的产生及描述
交流电的产生
交流电的产生一、交变电流的产生和变化规律1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。
2、正弦式电流；随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流，正弦式电流的图象是正弦曲线，我国市用的交变电流都是正弦式电流3、中性面：中性面的特点是，线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零；线圈经过中性面时，内部的电流方向要发生改变。
4、正弦式交流电的产生和变化规律（1）产生过程（2）规律函数形式：N匝面积为S的线圈以角速率ω转动，从某次经过中性面开始计时，则e=NBSωsinωt，用Em表示峰值NBSω，则，电流。
二、描述交变电流的物理量1、周期和频率交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量。
（1）周期T：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒（S），周期越大，交变电流变化越慢，在一个周期内，交变电流的方向变化2次。
（2）频率f:交变电流在1s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号为Hz，频率越大，交变电流变化越快。
（3）关系：2、瞬时值、最大值、有效值和平均值（1）感应电动势瞬时值表达式：(在计算通电导体或线圈所受的安培力时，应用瞬时值。
)若从中性面开始，感应电动势的瞬时值表达式：（伏）。
感应电流瞬时值表达式：（安）若从线圈平面与磁力线平行开始计时，则感应电动势瞬时值表达式为：（伏）。
感应电流瞬时值表达式：（安）（2）交变电流的最大值（以交变电动势为例）。
——交变电动势最大值：当线圈转到穿过线圈的磁通量为0的位置时，取得此值。
应强调指出的是，与线形状无关，与转轴位置无关，其表达式为。
在考虑交流电路中电容器耐压值时，应采用最大值。
（3）交变电流的有效值①有效值是根据电流的热效应来规定的，在周期的整数倍时间内（一般交变电流周期较短，如市电周期仅为0，02s，因而对于我们所考察的较长时间来说，基本上均可视为周期的整数倍），如果交变电流与某恒定电流流过相同电阻时其热效应相同，则将该恒定电流的数值叫做该交变电流的有效值。
第一节交流电的产生和描述【知识预习】1.我们把的电流,称为交变电流
第一节交流电的产生和描述【知识预习】1.我们把的电流，称为交变电流，俗称交流电。
2.交流电的产生：将线圈置于中，并绕垂直于磁感线的轴，就会产生正（余）弦交变电流。
3.中性面：（1）线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量，磁通量的变化率为，感应电动势为。
（2）线圈转动一周，次经过中性面，线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次。
4.线圈经过位置时，感应电动势最大，感应电动势的最大值为E m=(设线圈的面积为S、匝数为N、磁感应强度为B、线圈绕轴转动的角速度为ω)5.交流的有效值：根据电流的来规定的，即用直流和交流分别给同一个电阻供电，若果在相同的时间内产生的电热相同，我们就把直流叫做交流的有效值。
我们平时所说的照明电压220V，动力电压380V指的都是交流的有效值。
另外，用电器铭牌上所标示的额定电压、额定电流，交流电压表、电流表所测量的读数都指的是交流的有效值。
对于正、余弦交流电，最大值与有效值的关系为：E= ；U= ；I= 。
【预习检测】1.我国交流电的周期为50Hz，那么1min内电流的方向改变多少次？2.一正弦交变电流的最大值为5A，它的有效值是多少？3.下列关于中性面位置的说法中，正确的是：A.线圈经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电动势最大B.线圈经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，产生的感应电动势最大C.线圈经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电动势为零D.线圈每经过中性面位置一次，感应电流的方向改变一次。
*4.如图所示，一矩形线圈abcd置于磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴O以角速度ω从位置Ⅰ开始逆时针匀角速转动，经过时间t到达位置Ⅱ，试写出线圈处于位置Ⅱ时的感应电动势的表达式。
（ab=l1，cd=l2）5.某正弦交流电的图像如图所示，则由图像可知：A.该交流电的频率为0.02Hz BB.该交流电的有效值为14.14AC.该交流电的瞬时值表达式为i =20sin(0.02t)D.在t=T/8时刻，该交流的大小与其有效值相等 【典例精析】 1.交流电的产生【例题1】一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中的感应电动势e 随时间t 变化的规律如图所示，则下列说法中正确的是：A. t 1时刻通过线圈的磁通量为零B. t 2时刻通过线圈磁通量的绝对值最大C. t 3时刻通过线圈磁通量的变化率最大D.每当感应电动势e 变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都是最大的 【分析】【跟踪练习1】线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流的图像如图所示，由此可知：A.在A 和C 时刻线圈处于磁通量变化率最大的位置B.在A 和C 时刻穿过线圈的磁通量为最大C.在B 时刻到D 时刻，穿过线圈的磁通量现变大后变小D.若从A 时刻到B 时刻经过0.01s ，则在1s 内交变电流的方向改变50次【例题2】如图所示，矩形线圈abcd （已知ab 边长为L 1，ad 边长为L 2）在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕OO′ 轴以角速度ω从图示位置开始匀角速转动，则线圈中感应电动势的大小为： A.2/sin 21t L BL ωω B. 2/cos 21t L BL ωω C.t L BL ωωsin 21 D.t L BL ωωcos 21【分析】【跟踪练习2】如图所示，一正方形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′ 匀速转动，沿着OO′ 观察，线圈沿逆时针方向转动。
交变电流的产生和描述
高考经典课时作业10-1 交变电流的产生和描述（含标准答案及解析）时间：45分钟 分值：100分1．图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，能产生正弦式交变电流的是( )2．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为E m .设t ＝0时线圈平面与磁场平行，当线圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，交流电的电动势为( )A ．e ＝2E m sin 2ωtB ．e ＝4E m sin 2ωtC ．e ＝E m sin 2ωtD ．e ＝4E m cos 2ωt3．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如下图甲所示，则下列说法中正确的是( )A ．t ＝0时刻线圈平面与中性面垂直B ．t ＝0.01 s 时刻Φ的变化率达到最大C ．0.02 s 时刻感应电动势达到最大D ．该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示4．电阻R 1、R 2和交流电源按照图甲所示方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 变化的情况如图乙所示，则( )A ．通过R 1的电流的有效值是1.2 AB ．R 1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流的有效值是1.2 2 AD ．R 2两端的电压有效值是6 2 V 5．(2012·高考北京卷)一个小型电热器若接在输出电压为10 V 的直流电源上，消耗电功率为P ；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为P2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为( )A ．5 VB ．5 2 VC ．10 VD ．10 2 V6．如图所示，先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电．第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若图甲、乙中的U 0、T 所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是( )A ．第一次灯泡两端的电压有效值是22U 0 B ．第二次灯泡两端的电压有效值是32U 0C ．第一次和第二次灯泡的电功率之比是2∶9D ．第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶5 7．(2011·高考安徽卷)如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B .电阻为R 、半径为L 、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O 轴以角速度ω匀速转动(O 轴位于磁场边界)．则线框内产生的感应电流的有效值为( )A.BL 2ω2RB.2BL 2ω2RC.2BL 2ω4RD.BL 2ω4R8．(2013·山西四校联考)如图所示，电阻为r 的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度ω匀速转动．t ＝0时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则( )A ．t ＝0时，线圈中的感应电动势最大B ．1 s 内电路中的电流方向改变了ω2π次C ．滑片P 向下滑动时，电压表的读数不变D ．线圈匀速运动的角速度ω变大时，电流表的读数也变大9．(2011·高考四川卷)如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A ．那么( )A ．线圈消耗的电功率为4 WB ．线圈中感应电流的有效值为2 AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝4cos 2πT tD ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝T πsin 2πTt10．(2012·江苏无锡模拟)如图所示，面积S ＝0.5 m 2，匝数n ＝100匝，内阻r ＝2.0 Ω的矩形线圈放在磁感应强度为B ＝0.02 T 的匀强磁场中，使它绕垂直于磁场的OO ′轴以角速度ω＝100π rad/s 匀速转动，线圈通过电刷与一个阻值R ＝20 Ω的电阻连接，○V 为交流电压表．求： (1)线圈从图示位置转过60°时，交流电压表V 的读数； (2)线圈从图示位置转过90°的过程中，电阻R 中通过的电荷量．11．电压u ＝1202sin ωt V ，频率为50 Hz 的交变电流，把它加在激发电压和熄灭电压均 为u 0＝60 2 V 的霓虹灯的两端．(1)求在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？(2)试分析为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？ ⎝⎛⎭⎫已知人眼的视觉暂留时间约为116 s12．(2012·高考安徽卷)图1是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd 可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO ′转动，由线圈引出的导线ae 和df 分别与两个跟线圈一起绕OO ′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R 形成闭合电路．图2是线圈的主视图，导线ab 和cd 分别用它们的横截面来表示．已知ab 长度为L 1，bc 长度为L 2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．(只考虑单匝线圈)(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t 时刻整个线圈中的感应电动势e 1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图3所示，试写出t 时刻整个线圈中的感应电动势e 2的表达式；(3)若线圈电阻为r ，求线圈每转动一周电阻R 上产生的焦耳热．(其它电阻均不计)标准答案及解析：1．答案：ABD 2．解析：E m ＝nBSω所以当S 和ω都增大一倍时，电动势的最大值增大到原来的4倍，再考虑到，相位与ω的关系所以选项D 正确． 答案：D 3．解析：由Φ－t 图知，在t ＝0时，Φ最大，即线圈处于中性面位置，此时e ＝0，故A 、D 两项错误；由图知T ＝0.04 s ，在t ＝0.01 s 时，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e 最大，则B 项正确；在t ＝0.02 s 时，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e ＝0，则C 项错．答案：B 4．解析：由题图知流过R 2交流电电流的最大值I 2m ＝0.6 2 A ，故选项C 错误；由U 2m ＝I 2m R 2＝12 2 V ，选项D 错误；因串联电路电流处处相同，则I 1m ＝0.6 2 A ，电流的有效值I 1＝I 1m2＝0.6 A ，故A 项错误；由U 1＝I 1R 1＝6 V ，故选项B 正确．答案：B 5．解析：设电热器电阻为R ，正弦交流电源的电压有效值为U 效，接10 V 直流电源时，P＝U 2R ＝102R ①；接交流电源时，P 2＝U 2效R ②，联立①②得U 效＝5 2 V ，故最大值U m ＝2U 效＝10 V ，C 选项正确． 答案：C 6．解析：第一次所加正弦交流电压的有效值U 1＝22U 0，A 项正确；设第二次所加交流电压的有效值为U 2，则根据有效值的含义有U 22R T ＝(2U 0)2R ×T 2＋U 20R ×T2，解得U 2＝102U 0，B 项错；根据电功率的定义式P ＝U 2R可知，P 1∶P 2＝1∶5，C 项错、D 项正确．答案：AD 7．解析：扇形闭合导线框切割磁感线的有效长度始终是半径L ，各点的平均速度v ＝Lω2，导线框进磁场和出磁场时有感应电流产生，由法拉第电磁感应定律和有效值的定义有：E ＝BL 2ω2，E 2R ×T 4＝I 2RT ，可得I ＝BL 2ω4R ，故D 正确，A 、B 、C 错误．答案：D 8．解析：由题意可知：线圈在t ＝0时处于中性面位置，感应电动势最小为0，A 错；1 s内线圈转过ω2π圈，每一圈电流方向改变两次，所以电流方向改变次数为ωπ，B 错；电压表测量的是路端电压，P 向下滑时，外电阻R 阻值增加，电压表示数增大，C 错；线圈转动速度ω增大时，由E ＝22BSω得，感应电动势有效值增加，电流有效值也增加，即电流表示数增加，D 对． 答案：D 9．解析：从线圈平面平行于磁感线开始计时，正弦式交变电流的感应电动势的一般表达式为e ＝E m cos θ，且该式的成立与转轴的位置无关(转轴平行于磁感线的情况除外)，则感应电流i ＝e R ＝E m R cos θ，由题给条件有：1＝E m 2×12，E m ＝4 V ，则I m ＝2 A ，I 有效＝ 2 A ，电功率P ＝I 2有效R ＝4 W ，所以A 正确、B 错误．e ＝4cos ωt ＝4cos 2πTt ，即C 正确．由E m＝BSω＝Φm ·2πT 得Φm ＝2T π，故Φ＝2T πsin 2πTt ，即D 错误．答案：AC 10．解析：(1)由题意知，交变电流电动势的最大值为 E m ＝nBSω＝100×0.02×0.5×100π V ≈314 V有效值E ＝E m 2＝3142V ≈222 V交流电压表的示数为有效值，则示数U ＝E ＝222 V .(2)线圈从图示位置转过90°的过程中，感应电动势的平均值为E －＝n ΔΦΔt，平均电流I －＝E －R ＋r，通过电阻R 的电荷量q ＝I －·Δt 联立解得q ＝n ΔΦR ＋r ＝n BSR ＋r ，代入数据，得q ＝100×0.02×0.520＋2.0C ≈0.045 C.答案：(1)222 V (2)0.045 C 11．解析：(1)如图所示，画出一个周期内交变电流的u －t 图象，其中阴影部分对应的时间t 1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t 1 当u ＝u 0＝60 2 V 时，由u ＝1202sin ωt ，求得：t 1＝1600s再由对称性知一个周期内能发光的时间：t ＝T －4t 1＝150 s －4×1600 s ＝175s再由比例关系求得一个小时内霓虹灯发光的时间为： t ＝3 6000.02×175s ＝2 400 s.(2)很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间间隔只有1300s(如图中t 2＋t 3那段时间)，由于人的眼睛具有视觉暂留现象，而这个视觉暂留时间约为116s 远大于1300s ，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉． 答案：(1)2 400 s (2)见解析 12．解析：(1)矩形线圈abcd 转动过程中，只有ab 和cd 切割磁感线，设ab 和cd 的转动速度为v ，则v ＝ω·L 22①在t 时刻，导线ab 和cd 因切割磁感线而产生的感应电动势均为 E 1＝BL 1v y ②由图可知v y ＝v sin ωt ③则整个线圈的感应电动势为 e 1＝2E 1＝BL 1L 2ωsin ωt ④(2)当线圈由图3位置开始运动时，在t 时刻整个线圈的感应电动势为 e 2＝BL 1L 2ωsin(ωt ＋φ0)⑤ (3)由闭合电路欧姆定律可知I ＝E R ＋r⑥ E ＝E m 2＝BL 1L 2ω2⑦则线圈转动一周在R 上产生的焦耳热为 Q R ＝I 2RT ⑧其中T ＝2πω⑨于是Q R ＝πRω⎝⎛⎭⎫BL 1L 2R ＋r 2⑩答案：(1)e 1＝2E 1＝BL 1L 2ωsin ωt (2)e 2＝BL 1L 2ωsin(ωt ＋φ0)(3)πRω⎝⎛⎭⎫BL 1L 2R ＋r 2。
交流电的产生和变化规律
abcda
abcda
v
a
d
v
0
dcbad
0
中性面: 垂直于磁场方向的平面.
中性面特点:
v
1) 磁通量最大, 磁通变化率最小, 电动 a
d
势最小,电流为零.
v 2) 线圈每经过中性面,电流方向改变一
次,线圈转动一周, 电流方向改变两次. 电
流
0
二. 交流电的图象和变化规律 1. 函数表达式
t = 0 时刻, 线圈位于中性面.
线圈转动的加速度为ω, 边长为L
ad边与bc边永不切割磁感线，只有ab 边与cd边切割磁感线，
θ
据右手定则或楞次定律，可知，两边ab与cd 切割的感应电动势是串联关系.
经过时间t 时: 令cd边切割磁感线产生的感应电动势为E0 则: E0 = BL cd Vd = BL cd ω (L ad /2) sin θ=
= BL cd ω (L ad /2) sin ω t
同理, ab边切割磁感线产生的感应电动势为
θ
E`0 = BL ab Va= BL ab ω (L ad /2) sin (π-θ) =
= BL ab ω (L ad /2) sin ω t
一匝线圈产生的感应电动势
E = E0+ E0` = BL cd ω (L ad /2) sin ω t + BL ab ω (L ad /2) sin ω t = BL cd L ab ω sin ω t = B S ω sin ω t
2. 分类
旋转电枢式交流发电机 旋转磁极式交流发电机
作业： 《互动课堂》P112 1-5
交流发电机的主要结构： 磁极 线圈
灯在闪烁
高考物理 专题10-1 交变电流的产生和描述(题型专练)
1．一正弦式交变电流的瞬时电流与时间的关系式为i＝102sinωt(A)，其中ω＝314rad/s。
它的电流的有效值为()A．10A B．102AC．50A D．314A答案：A＝解析：由题中所给电流的表达式i＝102sinωt(A)可知，电流的最大值为102A，对正弦式交变电流有I有I最大值2，所以有效值为10A，选项A正确。
2．如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的电阻。
闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝102sin10πt(V)，则()A．该交变电流的频率为10HzB．该电动势的有效值为102VC．外接电阻R所消耗的电功率为10WD．电路中理想交流电流表的示数为1.0A答案：D3．一台电风扇的额定电压为交流220V。
在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示。
这段时间内电风扇的用电量为()A．3.9×10－2度B．5.5×10－2度C．7.8×10－2度D．11.0×10－2度答案：B解析：由于电风扇正常工作，根据W＝UIt可得：W＝220×(0.3×10＋0.4×10＋0.2×40)×60J＝1.98×105J＝5.5×10－2kW·h，选项B正确。
4．一个匝数为100匝，电阻为0.5Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化。
则线圈中产生交变电流的有效值为()A ．52AB ．25AC ．6AD ．5A答案：B 解析：0～1s 内线圈中产生的感应电动势E 1＝n ΔΦΔt＝100×0.01V ＝1V,1～1.2s 内线圈中产生的感应电动势E 2＝n ΔφΔt ＝100×0.010.2V ＝5V ，对一个定值电阻，在一个周期内产生的热量Q ＝Q 1＋Q 2＝120.5×1＋520.5×0.2J ＝12J ，根据交变电流有效值的定义Q ＝I 2Rt ＝12得：I ＝25A ，故B 正确，ACD 错误。
高中物理 交流电的产生和描述
3.两个特殊位置
(1)中性面特点：
B⊥S，Φ最大，E=0 ,I=0， 电流方向发生改变,一个周期，电
(2)垂直中性面时：
B//S，Φ=0，E、I最大, 最大 t
流改变两次
从中性面开始计时
从平行面开始计时
三、表征交变电流的物理量
1、描述交变电流变化快慢的物理量
（1）．周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间. 用T表示，单位是s． （2）．频率：1s内交变电流完成周期性变化的次数，用f 表示，单位是Hz．
若它们在相同的时间内产生的热量相等，那么把该恒定电流的数值规定为这个交变
电流的有效值 注：（时间一般取一个周期）
(1) 根据定义计算: （2）正（余）弦式交流电：
E Em I Im U Um
2
2
2
3.四值的应用： （1）计算电荷量用平均值
q=I
t=
E
t
N
t
t
N
R
R
R
（2）电容器的耐压值（击穿电压）指的是最大值
高中物理 交流电的产生和描述
目标导航
• 1理解什么是交流电以及交流电的产生过程 • 2明确交流电“四值”的含义并能正确应用“四值”解决问
题
一、交变电流
1、交变电流(AC): 方向一定改变
大小和方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流（AC） 按正弦规律变化的正弦交流电。
2Байду номын сангаас直流(DC): 方向不变
1.U1由电源决定； 2.U2由U1和匝数比决定； U2＝n2/n1·U1
3.输入功率P1由输出功率P2决定；P1＝P2 4.I2由U2和负载决定； I2＝U2／R
5.I1由I2和匝数比决定； I1＝n2/n1·I2
高考物理一轮复习交流电的产生及描述知识点
高考物理一轮复习交流电的产生及描述知识点电流方向随时间作周期性变化的为交流电，下面是交流电的产生及描述知识点，希望对大家有帮助。
一、正弦交流电的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动.(2)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线。
二、正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值1.周期和频率(1)周期(T)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T=2π/ω(2)频率(f)：交变电流在1s内完成周期性变化的次数.单位是赫兹(Hz).(3)周期和频率的关系：T=1/f2.正弦式交变电流的函数表达式(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=Emsinωt.(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u=Umsinωt.(3)电流i随时间变化的规律：i=Imsinωt.其中ω等于线圈转动的角速度，Em=nBSω.三、正弦交变电流的产生及变化规律1.两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，=0，e=0，i=0，电流方向将发生改变.(2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ=0，最大，e最大，i 最大，电流方向不改变.2.解决交变电流图象问题的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关.(2)注意峰值公式Em=nBSω中的S为有效面积.(3)在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解. 小编为大家提供的高考物理一轮复习交流电的产生及描述知识点就到这里了，愿大家都能努力复习，丰富自己，锻炼自己。
2012届高三物理总复习课件(鲁科版)：10.1交流电的产生和描述
R 由甲图知电路总电阻 R′＝ ＋r＝0.8 Ω. 2 1 分钟内整个电路产热
2 U2 0.8 2 Q＝ · t＝ ×60 J＝96 J. R′ 0.8
【答案】 (2)96 J
(1)e ＝ 1.6sin10πt V
图10－1－4
Em 2 解析： 电动势最大值 Em＝BSω.有效值 E＝ ＝ 2 2 E 2BSω BSω.由闭合电路欧姆定律可得 I＝ ＝ .电 R 2R E ΔΦ BS 量 q＝ I Δt＝ Δt＝ ＝ . R R R
2BSω BS 答案： R 2R
经典题型探究
交变电流的产生及变化规律
13分)(2011年福建调研测试)如图 10－1－5所示，N＝50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1 ＝20 cm，ad边长l2＝25 cm，放在磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过 线圈中线的OO′轴以n＝3000 r/min的转速匀速转动， 线圈电阻r＝1 Ω，外电路电阻R＝9 Ω，t＝0时，线 圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入 纸里．
开始计时)
2.两个特殊位置的特点
ΔΦ (1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ 最大， Δt ＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变． ΔΦ (2)线圈平面与中性面垂直时， S∥B， Φ＝0， 最 Δt 大，e 最大，i 最大，电流方向不改变．
3．交变电流瞬时值表达式书写的基本思路 (1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象或由 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转动，则 i－t 图象 为正弦函数图象，函数式为 i＝Im sinωt. ②线圈从垂直中性面位置开始转动，则 i－t 图象 为余弦函数图象，函数式为 i＝Im cosωt.
《走向高考》10-1交流电的产生
考
交流电及传感器
《走 向 高 考 》 高 考 总 复 习
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第10章 10章
考
交流电及传感器
《走 向 高 考 》 高 考 总 复 习
温故自查 1．交变电流的产生：将线圈置于 匀强磁场 中 ， 并绕 ．交变电流的产生： 垂直磁感线的轴 匀速转动 ，线圈中就会产生正 (余)弦交变电流． 余 弦交变电流 弦交变电流． 2．中性面： ．中性面： (1)线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量 最大 线圈位于中性面时， 线圈位于中性面时 磁通量的变化率为零，感应电动势为零． 次 中性面 ，电流的方向就改变一次． 电流的方向就改变一次．
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第10章 10章
考
交流电及传感器
考点精析 (1) 交变电流的有效值是根据电流的热效应由同时 间、同电阻、同热量的直流电流来确定的；交变电流的平 同电阻、同热量的直流电流来确定的； 均值是根据法拉第电磁感应定律中的平均感应电动势计算 的． (2)在进行具体的计算 ， 如求电路中的电功率 、 产生 在进行具体的计算， 如求电路中的电功率、 在进行具体的计算 的热量或保险丝的熔断电流时，应该使用有效值； 的热量或保险丝的熔断电流时，应该使用有效值；求通过 某导体横截面的电荷量时应该用电流的平均值； 某导体横截面的电荷量时应该用电流的平均值；在纯电阻 电路中运用欧姆定律时，可使用有效值或瞬时值． 电路中运用欧姆定律时，可使用有效值或瞬时值．
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，
(2)线圈转动一周 ， 两 次经过中性面 ， 线圈每经过一 线圈转动一周， 次经过中性面， 线圈转动一周
第10章 10章
考
交流电及传感器
交流电的产生实验
交流电的产生实验引言：交流电是一种周期性变化的电流，它在实际生活中有广泛的应用，如电力输送和通信等领域。
交流电的产生是许多物理定律的综合运用，包括法拉第电磁感应定律、法拉第电磁感应定律和欧姆定理等。
本文将介绍交流电的产生原理、实验准备、过程以及应用和其他专业性角度的讨论。
一、交流电的产生原理：交流电的产生是通过电磁感应原理实现的，根据法拉第电磁感应定律，当一个导体穿过或离开一个磁场时，会在该导体中产生感应电动势。
在交流电的产生中，一个发电机用于产生磁场，并将导线或线圈放入磁场中进行旋转。
导线或线圈与磁场相互作用，通过电磁感应产生电动势和电流，最终形成交流电。
二、实验准备：1. 发电机：选择一个合适的发电机，其产生的电压和频率符合实验需求。
2. 导线或线圈：选择合适的导线或线圈，这是产生电流的主要部分。
3. 磁场：一个稳定而均匀的磁场是实验的必需条件，可以使用恒定磁场装置或电磁铁。
4. 电表：用于测量交流电的电流和电压。
5. 连接线和插头：用于连接电路和将交流电输出。
三、实验过程：1. 搭建电路：将导线或线圈连接到发电机的输出端口，确保电路接触良好。
2. 启动发电机：启动发电机并调整其转速，使得产生的交流电满足实验要求。
3. 测量电流和电压：用电表分别测量电流和电压的数值，并记录下来。
4. 观察波形：将交流电接入示波器等设备中，观察交流电的波形特征，如频率、振幅和相位等。
5. 数据处理：根据测得的电流和电压数值，计算相关参数，如功率、电阻和电感等。
四、应用和其他专业性角度的讨论：交流电的产生实验不仅有助于理解交流电的产生原理，还与许多专业领域有关。
1. 电力工程：交流电是电力输送和供应的主要形式，通过交流电的产生实验，可以研究和优化发电机的设计和运行参数，实现更高效、可靠的电力供应。
2. 通信工程：交流电在通信设备和系统中广泛应用，通过交流电的产生实验，可以研究和改进通信线路的传输性能和信号处理等相关技术。
10.1交变电流的产生及描述
[尝试解题] (1)矩形线圈 abcd 在磁场中转动时，只有 ab 和 cd 切割 磁感线，且转动的半径为 r＝L22，设 ab 和 cd 的转动速度为 v，则 v＝ω·L22 在 t 时刻，导线 ab 和 cd 因切割磁感线而产生的感应 电动势均为
E1＝BL1v⊥ 由图可知 v⊥＝vsin ωt 则整个线圈的感应电动势为 e1＝2E1＝BL1L2ωsin ωt (2)当线圈由图丙位置开始运动时，在 t 时刻整个线 圈的感应电动势为 e2＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0)
图10－1－1
2．正弦式电流的产生和图象 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕 垂直于磁场 方向 的轴匀速转动。 (2)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如 果线圈从中性面位置时开始计时，其图象为正弦曲线。 如图10－1－1(a)所示。
3．正弦式电流的函数表达式 若 n 匝面积为 S 的线圈以角速度 ω 绕垂直于磁场方 向的轴匀速转动，从中性面开始计时，其函数形式为 e ＝nBSωsin ωt ，用 Em＝ nBSω 表示电动势最大值， 则有 e＝Emsin ωt。其电流大小为 i＝Re ＝ERmsin ωt＝Imsin ωt。
3．书写交变电流瞬时值表达式的基本思路 (1)确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象读出 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。 ①若线圈从中性面位置开始转动，则i－t图象为正弦 函数图象，函数式为i＝Imsin ωt。 ②若线圈从垂直中性面位置开始转动，则i－t图象为 余弦函数图象，函数式为i＝Imcos ωt。
U＝Um/ 2 电热等)
I ＝ Im/ 2 (2)电气设备“铭牌”上所
(只适用于 标的一般是指有效值
正弦式电 流)
【高考调研】2014届高考物理一轮复习 10-1交变电流的产生及描述课件
2．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值
22 (1)瞬时值：交变电流○________的值，是时间的函数． 23 (2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的○________.
(3)有效值：让交流与恒定电流通过相同的电阻，如果它们
自我校对
①周期性变化 匀速 ⑥中性面
②正弦规律 ⑦最大
③匀强
④垂直于磁场 ⑩两
⑤
⑧为零
⑨为零 ⑮角速度
⑪100 ⑰
⑫Emsinωt 时间 大值 2π ⑱ ω
24
⑬Umsinωt
⑭Imsinωt 1 ⑳ f
26
⑯nBSω
⑲周期性变化 Im ○ 2
25
1 ○T
21 27
22 23 ○某一时刻 ○最
○产生的热量
【解析】 (1)电动势有最大值为 Em＝nBSω＝10×2×0.3×0.6×10π V≈113.04 V 故瞬时值表达式 e＝Em· cosωt＝113.04cos10πt V (2)电流的有效值 Im Em I＝ ＝ ＝1.6 A 2 2R＋r 所以 0.05 s 内 R 上产生的热量 Q＝I2Rt＝5.76 J
交变电流的产生及描述
一、交变电流的产生和变化规律 1．交变电流：大小和方向都随时间做①________的电流． 2．正弦式交变电流 (1)定义：按②________变化的交变电流． (2)产生：将闭合矩形线圈置于③________磁场中，并绕④ ________方向的轴做⑤________转动．
诱思启导 Um (1)可以由 U＝ 计算有效值吗？ 2 (2)按有效值的定义计算有效值．
【解析】 让这种交变电压和直流电压 U 加在相同阻值 R 的电阻上，在相等的时间(设为一个周期)内产生的热量相等， 则 U 为该交变电压的有效值，即 U2 3a2 a2 Q＝ · 2T＝ · T＋ · T R R R 则 U＝ 5a 即有效值为 5a，最大值为 3a. 选项 C 正确． 【答案】 C
《走向高考》2013高考物理总复习 10-1交流电的产生及描述 63张
必考内容
第十章
交流电及传感器
走向高考 ·高考一轮总复习 ·人教版 ·物理
考查变压器交流动态电路的试题为选择题，难度中等(如 2012 年福建卷第 14 题、2011 年山东卷第 20 题)。 考查电能输送的试题大多为选择题，也可能为计算题， 难度中等(2012 年天津卷第 4 题)。
必考内容
第十章
交电的生变 变流产及化
考自 点清 1． 变 流 产 ： 线 置 交电的生将圈于 直感的 磁线轴
匀转 速动
规律
匀磁 强场
中并垂 ，绕
，圈 就 产 正 线中会生
(余)弦 变 流 交电。
2． 性 ： 中面 () 线 位 中 面 ， 过 圈 磁 量 1 圈 于 性时穿 线的通 量变率 的化为
零， 应 动 为 感电势 零 。
必考内容
第十章
交流电及传感器
走向高考 ·高考一轮总复习 ·人教版 ·物理
热点透析
必考内容
第十章
交流电及传感器
走向高考 ·高考一轮总复习 ·人教版 ·物理
1．热 综 ： 点述
交电部重考交电的生 变流分点查变流产原
理、 象 表 式 及 流 的 效 ， 压 的 理 远 图 、 达 以 交 电 有 值 变 器 原 ， 距 输 中 线 损 问 ， 中 查 度 高 是 变 离 电 的 路 耗 题 其 考 频 最 的 交 电 流 有 值 变 器 有 知 。 变 流 可 与 场 的 效 、 压 的 关 识 交 电 也 以 电 和 力 知 结 在 起 查 生 综 分 能 ， 类 试 学 识 合 一 考 学 的 合 析 力 此 型 题 难较。 度大
设 ab 边 长 为 的度
l， 边 长 为 bd 的 度
l′ e＝2B ω l s ωt＝B s ωt。 n i s n ω i 2
交流电的产生原理
交流电的产生原理
1 交流电的产生原理
交流电是一种由特定频率的交流电压引起的电流，主要是由发电机、电动机和变压器等电气设备产生的，是电气设备更为发展的产物。
发电机是交流电产生的主要设备，它的原理是利用发动机或者其
他能源，一组相互垂直的磁力线通过励磁和匝数来改变电流的方向，
从而产生有规律的电压变化，及正弦波所形成的交流电。
运行于电动机和变压器输出的交流电也是经过变压器的变压来维
持的，也就是说，变压器的原理一般都是利用了四相电动机的原理，
即两个相偏转的磁势将能量转移到另一侧的线圈，从而实现交流电的
变压作用。
综上所述，交流电的产生最终还是发电机、电动机和变压器三者
的综合效应，发电机通过发动机或其他能源产生规律的正弦波，电动
机和变压器则能实现电流的输出和变压作用，使得电流有着规律的正
反转，从而产生交流电。
10.1交变电流的产生及变化规律
3．对中性面的理解 (1)中性面是与磁场方向垂直的平面 ，是假想的参考 面． (2)线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最 大，而磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零． (3)线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量 为零，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最 大． (4)线圈每经过中性面一次电流方向就改变一次．线圈 转动一周，两次经过中性面，所以在一个周期内电流的 方向改变两次．
【夯实基础】 1．下图中不表示交变电流的是( A )
2．某交流发电机有矩形金 属线圈共10匝，绕垂直磁 场方向的转轴在匀强磁场 中匀速转动，每匝线圈中产生的交流电动势e随时间t 变化的情况如图所示．下列说法中正确的是( D ) A．此交流电的频率为0.2 Hz B．此交流发电机电动势的有效值为1 V C．t＝0.1通过线圈的磁通量最大
【解析】本题考查了交流电的相关知识．从图中 可以看出线圈从垂直中性面位置开始转动，所以此时 2U 刻线圈中电流最大，选项 A 错误；由 Im＝ R 及 ω ＝2πn 可以求得线圈从中性面位置开始计时时瞬时表 达式，选项 B 正确；每个周期内电流方向改变两次， 所以每秒交流电的方向改变 50 次，选项 C 正确；电 阻消耗的功率应该用到交流电的有效值， 故选项 D 错 误．题目难度较低．
物理 量
适用情况及说 明 (1)计算与电流 的热效应有关 对正(余 )弦式 的量(如功、功 率、热量等) 交流电有： (2) 交 流 电 器 Em 跟交变电流的 E＝ 有效 “铭牌”上所 2 热效应等效的 值 标的是有效值 Um 恒定电流值 U＝ 2 (3)保险丝的熔 Im 断电流为有效 I＝ 2 值 (4)交流电表的 示数为有效值 物理含义 重要关系
过中性面一次 ，电流的方向就改变一次．
2015高考物理一轮复习课件：10-1 交变电流的产生和描述
考点二
描述交变电流的物理量
3．小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速 转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图 10－1 －5 所示．此线圈与一个 R＝10 Ω 的电阻构成闭合电路，不 计电路的其他电阻，下列说法正确的是( )
图 10－1－5
A．交变电流的周期为 0.125 s B．交变电流的频率为 8 Hz C．交变电流的有效值为 2 A D．交变电流的最大值为 4 A
图 10－1－6
A．4 2 A C．5 A
B． 4 A D．5 2 A
2
解析：多用电表的读数为有效值，由 I T (3 2) R 得 I＝5 A. 2
2
RT＝
8 2 T R ＋ 2 2
答案：C
题型分类
学方法
考点分类 点点击破
题型一
交变电流的产生及变化规律
1.变化规律(线圈从中性面位置开始计时) 规律 物理量 函数 图象
图 10－1－7
A
B
C 图 10－1－8
D
思路分析
确定感应电流变化的图象，应从两个方面分
析：感应电流的方向和感应电流的大小及变化趋势．
解析：从图甲可以看出线圈从垂直于中性面位置开始旋 转，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向由 b 到 a，故瞬时 电流的表达式为 i＝－Imaxcosωt， 若从图乙所示位置开始计时， 则
【例 1】 如图 10－1－7 甲所示，一矩形线圈 abcd 放置 在匀强磁场中，并绕过 ab、cd 中点的轴 OO′以角速度 ω 逆 时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角 θ＝45° 时，如图 10 －1－7 乙所示为计时起点，并规定当电流自 a 流向 b 时电流 方向为正，则图 10－1－8 四幅图中正确的是( )
高三物理交流电知识点讲解
高三物理交流电知识点讲解在高三物理学习中，交流电是一个非常重要的知识点。
交流电（Alternating Current，简称AC）指的是电荷在电路中周期性改变方向的电流。
相对于直流电（Direct Current，简称DC）而言，交流电在生活和工业应用中更为常见和普遍。
本文将对高三物理学习中的交流电知识点进行讲解。
1. 交流电的产生和表示方式交流电的产生可通过交流发电机实现。
交流发电机通过转动磁场和导线之间的相互作用，产生交变方向的电流。
交流电的表示方式可以用正弦函数来描述，即I=I_msin(ωt+φ)，其中I表示电流大小，I_m表示最大电流值，ω表示角频率，t表示时间，φ表示相位差。
正弦函数的图像为一条波动的曲线，表示了电流大小随时间的变化。
2. 交流电的频率和周期交流电的频率指的是单位时间内交流电的周期数，单位是赫兹（Hz）。
在中国，电力系统的频率一般为50Hz。
而交流电的周期则是指交流电一次完整的正弦波的时间，单位为秒。
频率和周期是交流电的两个基本特征，它们之间有着倒数的关系，即f=1/T。
3. 交流电的有效值与峰值在交流电中，电流大小是不断变化的，因此需要对其进行一种平均化的描述。
这就引入了交流电的有效值和峰值概念。
交流电的有效值表示其等效于相同功率的直流电的大小。
通常所说的交流电电压220V即为有效值。
峰值则表示交流电最大值与零值之间的差异，峰值的大小是有效值的1.414倍。
4. 交流电的相位差和相位关系交流电的相位差指的是两个交流电信号之间的时间差。
对于交流电而言，相位差可以用来描述电流和电压之间的关系。
当电流和电压的相位差为0或180度时，它们之间呈现同相或反相关系。
同相表示电流和电压的正负两个极性同时发生变化，而反相则表示它们的正负极性相反。
相位差的改变会导致交流电电路中电压和电流的变化，从而产生不同的电路特性。
5. 交流电的电阻、电感和电容在交流电路中，电阻、电感和电容是基本的电路元件。
高考物理大一轮总复习(主干回顾固基础+典例突破知规律+特色培优增素养)10-1 交变电流的产生和描述课件
典例透析 [2012·安徽高考]图1是交流发电机模型示意图．在磁感应强
度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于
磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线 圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固 定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和 外电路电阻 R形成闭合电路．图 2是线圈的主视图，导线 ab和 cd
为
E1＝BL1vy② 由图可知vy＝vsinωt③ 则整个线圈的感应电动势为 e1＝2E1＝BL1L2ωsinωt④
(2) 当线圈由图 3 位置开始运动时，在 t 时刻整个线圈的感应 电动势为
e2＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0)⑤
(3)由闭合电路欧姆定律可知 E I＝ ⑥ R＋r
Em BL1L2ω E＝ ＝ ⑦ 2 2
始计时，有e＝Emcosωt和i＝Imcosωt.不难看出：线圈平面每经过
中性面一次，感应电流的方向就改变一次，感应电动势的方向 也改变一次；线圈每转动一周，感应电流的方向和感应电动势 的方向都改变两次．故正确答案为C. 答案：C
2. [交变电流瞬时值公式]一个矩形线圈在匀强磁场中转动 产生的电动势 e＝200 2sin100πt(V)，那么(
第十章 交变电流
传感器
考纲下载
考情上线 高考对本部分知识的考查主要以选择题的形式 高考 出现，但也出现过关于交变电流的计算题，试 地位 题的难度一般在中等偏下，分值在6～10分左 右．
1.交变电流、交变 电流的图象(Ⅰ) 1.交变电流的产生及其各物理量的变化规律， 2．正弦式交变电 应用交流电的图象解决问题． 流的函数表达式、 2.利用有效值的定义，对交变电流的有效值进 峰值和有效值(Ⅰ) 行计算. 3．理想变压器(Ⅱ) 4．远距离输电(Ⅰ) 考纲 3.理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率 实验十一：传感器 解读 之间的关系应用，变压器动态变化的分析方 法． 的简单使用 4.远距离输电的原理和相关计算． 5．传感器的简单使用，能够解决与科技、社 会紧密结合的问题.
2015届高三物理大一轮复习：10-1 交变电流的产生和描述
图象
电流
Em i＝Imsin ωt＝ sin ωt R＋ r
2.两个特殊位置的特点 ΔΦ (1)线圈平面与中性面重合时， S⊥B， Φ 最大， ＝0， e＝0， Δt i＝0，电流方向将发生改变． ΔΦ (2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0， 最大，e 最 Δt 大，i 最大，电流方向不改变．
对正(余)弦交流电有： 的量(如电功、电功率、电热 Em E＝ 2 有效值 Um U＝ 2 Im I＝ 2 等) (2)电气设备“铭牌”上所标 的一般是有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效 值 (4)电表的读数为有效值
物理量
物理意义 E ＝BLv
－
适用情况及说明
平均值
ΔΦ E ＝n Δt
－
计算通过电路截面的电荷量
速转动．
(2) 图象 ：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈 从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线．如图 (e) 、 (f)所示．
判断正误，正确的划“√”，错误的划 “×”．
(1) 交变电流的主要特征是电流的方向随时间发生周期性变
化． (2)线圈平面与磁感线垂直的位置称为中性面． 感应电动势为最大． ( ( ( ) ) )
判断正误， 正确的划“√”， 错误的划“×”． (1)在一个周期内交变电流的方向要改变两次． ( )
(2)交流电气设备上所标的电压和电流值及交流电压表和电流 表测量的是交流电的有效值． (3)交变电流的峰值总是有效值的 2倍．
答案 (1)√ (2)√ (3)×
( (
) )
基础自测
1．(单选)关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列
4．(多选)一个单匝矩形线框的面积为 S，在磁感应强度为 B 的匀 强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为 n 转/秒，则 A．线框交变电动势的最大值为 nπBS B．线框交变电动势的有效值为 2nπBS 1 C．从开始转动经过 周期，线框中的平均感应电动势为 2nBS 4 D．感应电动势瞬时值为 e＝2nπBSsin 2nπt ( )．
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必考内容
第10章
交流电及传感器
高考物理总复习
第
1 讲
交流电的产生及描述
人 教 实 验 版
必考内容
第10章 第1讲
高考物理总复习
人 教 实 验 版
必考内容
第10章 第1讲
高考物理总复习
交变电流的产生及变化规律
考点自清 1．交变电流的产生：将线圈置于 匀强磁场 中，并 绕垂直磁感线的轴 匀速转动 ，线圈中就会产生正(余)弦 交变电流．
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2. 正弦交变电流的函 数
表达式、峰值和有效 2. 命题可能性较大的知识点有交变电流 值 Ⅰ
的规律，有效值的定义和应用，变压
器的电压比和电流比及输入功率和输 出功率的求解，和与交变电流的图象
有关的题目．
必考内容
第10章
交流电及传感器
高考物理总复习
最新考纲 3．理想变压器
考向瞭望 Ⅰ 3．交变电流与电学其他知识、力学知
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必考内容
第10章 第1讲
高考物理总复习
(4)现实中有效值应用较多，如交流用电器铭牌上标明 的额定电压或额定电流、交流电表测出来的电流或电压值 都是有效值．一般不加特殊说明，提到交流电的电流、电 压、电动势时，都是指有效值.
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必考内容
第10章 第1讲
高考物理总复习
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第10章 第1讲
高考物理总复习
流电的有效值， 要搞清正(余)弦交流电有效值与最大值的关 Em Um Im 系(E＝ 、U＝ 、I＝ )，另外对特殊交流电(如方波交 2 2 2 流电)的有效值与最大值的关系能根据有效值的定义进行 计算．在交流电路中欧姆定律同样适用．恒定电流的有关 电功、电功率、电源效率、电源功率的计算方法在交变电 流电路中仍然成立．
第10章 第1讲
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必考内容
高考物理总复习
2．电容接在交流电源上，由于电容器交替进行充电和 放电，使电路中有了电流，表明交流电能通过电容，电容 虽能让交变电流通过，但对交变电流也有影响，其大小用
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容抗来表示．容抗与电容的 大小和交变电流的频率 都有关
系，电容越大、交变电流的频率 越高，容抗越 小.电容的作 用是“通交流、隔直流 ，通高频、阻低频”．
4．远距离输电
Ⅰ
识相联系的考查，特别应注意带电 粒子在交变电场中的运动问题．
4．发电和电能的输送是与实际相结合
的内容，有综合问题考查的可能.
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必考内容
第10章
交流电及传感器
高考物理总复习
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必考内容
第10章
交流电及传感器
高考物理总复习
热点
交变电流的产生
理想变压器
本部分内容在高考中所占比例为 5%左右，在高考题 中常以选择题的形式出现，题目难度中等．命题几率较大 的知识点有交变电流的规律、有效值、变压器、 远距离输 电、图象．如 2011 年广东卷第 19 题考查了交变电流的规 律、有效值；2011 年山东卷第 20 题、2011 年天津卷第 4 题、2011 年福建卷第 15 题、浙江卷第 16 题都考查了交流 电与变压器的相关知识.
电容对交流电的阻碍作用叫做容抗．电容器的电容越 大，交流电的频率越高，充、放电进行得越快，容抗就越 小． 例如：设电容器的电容为 C，则接直流电源时 I1＝0， U 接频率为 f 的交流电源时 I2＝ (XC 为容抗)． R＋XC
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第10章 第1讲
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注意：①接交流电源时，电流能“通过”电容器，是 电容器在充、放电过程中，电路中就有了电流，表现为交 流“通过”了电容器． ②容抗 XC＝ 1 .说明电容器的电容 C 越大，交流电 2πfC
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路端电压 u＝iR＝ImRsinωt，令 Um＝ImR，则 u＝ Umsinωt. 如果线圈从对应图位置开始转动， 电路中感应电动势、 感应电流和路端电压将按余弦规律变化 e＝Emcosωt，i＝ Imcosωt，u＝Umcosωt.
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归纳领悟 交流电的产生是交流电部分的基础，应准确理解，重 点掌握．中性面是交流电产生过程中的一个重要位置，应 明确计时开始时线圈平面所在位置与中性面的关系．交流 电的瞬时值表达式 e＝Emsinωt、u＝Umsinωt、i＝Imsinωt 均为 t＝0 时，线圈在中性面的位置条件下的表达式．其中 Em＝nBSω，ω＝2πf.在交流电路中，交流电表测的都是交
电感和电容对交变电流的影响
考点自清
变化 1． 电感对恒定电流没有影响， 对变化的电流有阻碍其 的
作用，对交变电流也有阻碍作用，电感对交变电流阻碍作 用的大小，用 感抗来表示，感抗与线圈 自感系数和交变电 流的 频率都有关系，线圈自感系数越 大 、交变电流的频率 越 高，感抗也越大 ．电感的作用是“通 直流 、阻交流 ， 通低频、阻 高频.”
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归纳领悟 1．电感对交变电流的阻碍作用
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交变电流通过线圈时，由于电流时刻都在变化，所以 自感现象就不断地发生；而自感电动势总是要阻碍电流变 化的，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用，电感对 交变电流的阻碍作用的大小用感抗来表示．线圈的自感系 数越大， 交变电流的频率越高， 产生的自感电动势就越大， 对交变电流的阻碍作用越大，感抗就越大．如下图所示，
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关于交变电流的产生和变化规律
命题规律 利用交变电流的产生和变化规律，确定
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瞬时电压、电流、最大值、有效值、平均值等．
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(2011· 天津)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与 磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示．产生的交变电 动势的图象如图乙所示，则( )
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电路中的感应电流、路端电压与感应电动势的变化规 律相同，如图所示．
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描述交流电的物理量
考点自清 1．瞬时值：反映不同时刻交变电流的大小和方向． 2．有效值：根据电流的热效应来规定的，即在同一 周期内，跟某一交流电使用同一电阻产生相等热量的直 流电的数值． 正弦交流电的有效值与最大值之间的关系：
3．变化规律：N 匝面积为 S 的线圈以角速度 ω 转动， 从某次经过中性面开始计时，则 e＝ NBSωsinωt ，用 Em Em e sinωt 表示峰值， Em＝ NBSω ， 则 电流 i＝ ＝ R ＝ Imsinωt . R
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归纳领悟 1．交变电流的产生 当闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴 匀速转动时，闭合线圈中就有交流电产生．如下图所示． 关于中性面：①中性面在垂直于磁场位置．②线圈通 过中性面时，穿过线圈的磁通量最大．③线圈平面通过中 性面时感应电动势为零．④线圈平面每转过中性面时，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，故一周内线圈中电流方向改变两次．
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T 当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时， 线圈转过 时 4 π 间，ωt＝ ，ab 边和 cd 边都垂直切割磁感线，sinωt＝1， 2 线圈中感应电动势最大，用 Em 来表示，Em＝BSω，则 e ＝Emsinωt. e Em Em 根据闭合电路欧姆定律：i＝ ＝ sinωt，令 Im＝ ， R R R 则 i＝Imsinωt.
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归纳领悟 (1)交变电流的有效值是根据电流的热效应由同时间、 同电阻、同热量的直流电流来确定的；交变电流的平均值 是根据法拉第电磁感应定律中的平均感应电动势计算的．
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(2)在进行具体的计算，如求电路中的电功率、产生的 热量或保险丝的熔断电流时，应该使用有效值；求通过某 导体横截面的电荷量时应该用电流的平均值；在纯电阻电 路中运用欧姆定律时，可使用有效值或瞬时值．
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第10章
交流电及传感器
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最新考纲 1. 电磁感应现象
考向瞭望 Ⅰ 1. 交变电流的知识在高考题中常以选择 题的形式出现
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Um Im Em U＝ I＝ E＝ 2 . 2， 2，
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3．周期和频率：描述交变电流变化快慢的物理量． (1)周期：完成 一次周期性 变化所需的时间． (2)频率：在 1s 内完成周期性变化的次数 .
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第10为 L，电路电压为 U，则接直 流 电 源 时， I1 ＝ U ； 接 频 率为 f 交 流 电源 时 ，I2 ＝ R＋r