高考物理一轮复习 第十章 交变电流 传感器 第1节 交变电流的产生及描述课件 新人教版

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高三物理高考第一轮复习课件:交变电流的产生和描述

高三物理高考第一轮复习课件:交变电流的产生和描述
提示:由Φ—t图象可以看出,在磁通量为零的时刻,磁
通量的变化率最大,产生的感应电动势也最大,原因是 此时线圈的两边框垂直切割磁感线,产生的感应电动 势为最大值.
热点二 对交变电流有效值的理解 1.交变电流的“四值”的比较
物理量 瞬时值
物理 含义
重要 关系
交变电流 某一时刻 的值
e=Emsin ωt i=Imsin ωt
=0.02 s
线圈匀速转动一周,外力做功大小等于电功的大小,即
W=I2(R+r)T=( E )2(R+r)T Rr
代入数据得W=98.6 J
(4)从t=0起转过90°的过程中,Δt内流过R的电荷量 q= NΦtNBS N1 B l2 l
(Rr)t Rr Rr 代入数据得q=0.1 C.
答案 (1)adcba (2)e=314cos 100πt V
第十章 交变电流 传感器
第1课时 交变电流的产生和描述 变压器 考点自清
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 周期性 变化的电流,叫做 交变电流,简称交流(AC).
2.正弦式交变电流(如图1所示)
图1
(1)定义:按 正弦规律 变化的交变电流.
(2)产生:将闭合矩形线圈置于匀强 磁场中,并绕 垂
变化,且最大感应电动势Em=nBabω,所以感应电动势 的瞬时值表达式为e=nBabωsin ωt.
(3) En Φ t nπB2 / (a) b2nπBab
(4)i=
e
nBasbinπ
3
3nBab
Rr Rr
2(Rr)
答案 (1)自下而上 (2)e=nBabωsin ωt
(3) 2nBab

第10章_1交变电流的产生及描述 电感和电容对交流的影响

第10章_1交变电流的产生及描述 电感和电容对交流的影响

2.正弦式交变电流的最大值与有效值
如图10-1-5所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5T, 边长L=10cm
的正方形线圈a线的对 称轴OO′匀速转动,角 速度为ω=2πrad/s,外 电路电阻R=4Ω,求:
图10-1-5
(1)转动过程中感应电动势的最大值.
15 I2 2A, 2
取一个周期T中的前0.01s和后0.01s计算产生的电热可列计 算式: I2R×0.02=I12R×0.01+I22R×0.01,解得 对于不同的时间段,交流电的平均值不同,求交流电的平均 值应明确指出是哪一段时间的平均值.
5 I 10A 2
5 U IR = 10A 10Ω=25 10V 2
【正解】电压表示数为灯泡两端电压的有效值, 由图象知电动势的最大值Em = 220 2V ,有效值E = 220V , RE 灯泡两端电压U = = 209V,A错. (R + r) 由图象知T = 0.02s,一个周期内电流方向变化两次, 可知1s内电流方向变化100次,B错; U 2 2092 灯泡的实际功率P = = W = 459.8W,C 错; R 95 E 电流的有效值I = = 2.2 A,发电机线圈内阻每秒钟 R +r 产生的焦耳热为Qr = I 2 rt = 2.22 5 ? 1J 24.2 J,D对.
U m =120 2V 由正弦交流电的最大值与有效值U的关系得:
设t=0时交流电的瞬时电压U=0,则交流电的瞬时表达式为
U =120 2sin100πtV
如图所示,画出一个周期内交流电的U-t图象,其中阴影 部分对应的时间t1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4t1.
内容 能结合交流发电机的工作原理图, 理解电动势随时间变化的规律 交变电流、交变电流的图象 正弦交变电流的函数表达式、峰值 和有效值 理想变压器 远距离输电

高考物理一轮复习 第十章 交变电流 传感器 第1讲 交变电流的产生及描述课件

高考物理一轮复习 第十章 交变电流 传感器 第1讲 交变电流的产生及描述课件

2.两个特殊位置的特点
(1)线圈平面与中性面重合时,S⊥B,Φ最大,ΔΔΦt =0,
e=0,i=0,电流方向发生改变。
(2)线圈平面与中性面垂直时,S∥B,Φ=0,ΔΔΦt 最大,
e 最大,i 最大,电流方向不改变。
[典题 1] 如图(a)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°时为计时起点,如图(b)所 示,并规定当电流自 a 流向 b 时电流方向为正。则下列选项中 正确的是( )
[交变电流的图象] 4.在小型交流发电机中,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,如图所示。 此线圈与一个 R=10 Ω的电阻构成闭合电路,电路中的其他电 阻不计。下列说法正确的是( ) 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
②频率(f):交变电流在 1 s 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=1f 或 f=T1。
(2)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= Emsin ωt 。其中 ω 等 于线圈转动的 角速度 ,Em= nBSω 。
考点一
正弦交变电流的产生及变 化规律断
1.正弦式交变电流的变化规律及对应图象(线圈在中性面
位置开始计时)
函数
图象
磁通量 Φ=Φm·cos ωt= BScos ωt
电动势 e=Em·sin ωt= nBSωsin ωt
电压
u=Um·sin ωt=

(新课标)高考物理 一轮复习 第十章 第1讲 交变电流的产生及描述

(新课标)高考物理 一轮复习 第十章 第1讲 交变电流的产生及描述
A.乙图时刻线圈中感应电流为0 B.通过灯的电流随时间t的变化规律是i=Imcos(100πt)A C.灯泡能正常发光 D.灯泡的实际功率是80 W
栏目索引
解析 由图乙可看出,该时刻线圈平面与磁场方向平行,穿过线圈的磁通
量的变化率最大,故感应电流最大,选项A错误;灯泡的电阻R= U 2 = 1002Ω=8
3
栏目索引
答案 AD
解析 根据图线a:感应电动势最大值Em=BSωa=Φmωa,因此磁通量的最大
值Φm=
Em ωa
=
Em=Ta
2
3Wb,A正确。线圈先后两次周期之比
Ta= 0.0=4s ,2则转
T= ,B错误。t=0时刻感应电动势为零,线圈与中性面平行,
2(R r)
(2)在线圈由图示位置匀速转动90°的过程中,用有效值来计算电阻R上产生
的热量
Q=I2RT ,其中I=Im = nB,TL2=ω ,则 2
4
2 2 2(R r) ω
Q=I2R T =n2 B。2L4ωR
4 16(R r)2
(3)在转过90°的过程中感应电动势的平均值为
E=n
Φ
=t
4 2R 4 8
栏目索引
答案 ABC 线框在转动过程中,产生的感应电动势的有效值为E=
2B,电l2ω流的有效值为I= ,又周2B期l2ωT= ,则线框2转动一周产生的热
2
2R
ω
量Q=I2RT=
2RBl·2ω
2R
2
=
2,外力 B做2l的4ω功W=Q,选项A正确;感应电动
ωR
势的最大值Em=Bl2ω,选项B正确;线框转动90°的过程中,流过导体某一横截
函数
磁通量

高考物理一轮复习 10-1交变电流的产生和描述课件

高考物理一轮复习 10-1交变电流的产生和描述课件

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
交变电流的产生和描述
知识梳理 一、交变电流、交变电流的图象 1.交变电流 (1)定义: 1 周期性 变化的电流. 大小和方向随时间做□
(2)图象: 如图 10-1-1 甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流.




图 10-1-1
2.正弦交流电的产生和图象 2 (1)产生:在匀强磁场里,线圈绕□ 匀速转动. (2)图象:如图 10-1-2 甲、乙所示.
甲 图 10-1-9
垂直
磁场方向的轴


图 10-1-2
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 3 一次周期性 变化(线圈转一 (1)周期 T: 交变电流完成□ 2π 周)所需的时间,单位是秒(s).公式:T= ω . (2) 频 率 f : 交 变 电 流 在 1 s 内 完 成 周 期 性 变 化 的 4 □
π i=Imaxcos4+ωt,选项
D 正确.
答案:D
变式训练 1 (多选题)[2013· 山东理综]图 10-1-9 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,A 为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水 平轴 OO′沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产 生的交流电流随时间变化的图象如图乙所示.以下判断正确 的是( )

(新课标)高考物理大一轮复习-第10章 交变电流 传感器 第1节 交变电流的产生及描述课件

(新课标)高考物理大一轮复习-第10章 交变电流 传感器 第1节 交变电流的产生及描述课件

现,题目难度中等.
Ⅱ 2.本章的复习应抓住以下四点:
(1)交变电流的产生及其各物理量的变化
Ⅰ 规律,应用交流电的图象解决问题. (2)理想变压器原、副线圈中电流、电
压、功率之间的关系应用,变压器动态
变化的分析方法.
(3)远距离输电的原理和相关计算.
(4)传感器的简单使用,能够解决与科
技、社会紧密结合的问题.
性,用电流热效应的等效法求解.设电灯的阻值为R,正弦式交
流电压的有效值与峰值的关系是U=
题组二 模拟题组 3.(2016·河南豫北九校联考)一个矩形线圈在匀强磁场中匀 速转动,产生的交变电动势e=220 2sin 100πt(V),那么( ) A.该交变电流的频率是100 Hz B.当t=0时,线圈平面恰好位于中性面 C.当t=1010 s时,e有最大值 D.该交变电流电动势的有效值为220 2 V
考点三 交变电流有效值的计算 1.公式法 利用E=Em2、U=U2m、I= Im2计算,只适用于正(余)弦式交变 电流. 2.利用有效值的定义计算(非正弦式电流) 计算时“相同时间”至少取一个周期或为周期的整数倍.
3.利用能量关系 当有电能和其他形式的能转化时,可利用能的转化和守恒定 律来求有效值.
1.通过一阻值R=100 Ω的电阻的交变电流如图所示,其周 期为1 s.电阻两端电压的有效值为( )
A.12 V B.4 10 V C.15 V D.8 5 V
解析:选B.由题意结合有效值的定义可得I2RT=
2I21R25T+I22R110T,将I1=0.1 A,I2=0.2 A代入可得流过电阻的
(2)明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式. 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=Imsin ωt,图象如图甲所示. 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=Imcos ωt.图象如图乙所示.

高三物理一轮总复习(新课标)课件:第10章交变电流传感器_1节

高三物理一轮总复习(新课标)课件:第10章交变电流传感器_1节

Im Em Um I= E= U= 2 . 2 ,_________ 2 ,_________ ______
对于非正弦式交流电 , 必须按电流热效应的规 律,取一个周期的时间列方程求解.
4 . 平均值:依法拉第电磁感应定律求解 , - E= - ΔΦ - E n ,I= .平均值仅用来计算Δt 内通过导体横 Δt R+ r 截面的电量.
【答案】D
变式 1 如图所示,矩形线圈 abcd 在匀强磁场 中逆时针匀速转动时, 线圈中产生的交流电如图乙 所示,设沿 abcda 方向为电流正方向,则( )
A.乙图中 Oa 时间段对应甲图中 A 至 B 图的 过程 B.乙图中 c 时刻对应甲图中 C 图 C.若乙图中 d 等于 0.02 s,则 1 s 内电流的方 向改变了 50 次 D.若乙图中 b 等于 0.02 s,则交流电的频率 为 50 Hz
【解析】由交变电流的产生原理可知,甲图中的 A、 C 两图中线圈所在的平面为中性面, 线圈在中性面时电流 1 为零,再经过 个周期电流达到最大值,再由楞次定律判 4 断出电流的方向,因此图甲中 A 至 B 图的过程电流为正 且从零逐渐增大到最大值,A 对;甲图中的 C 图对应的 电流为零,B 错;每经过中性面一次线圈中的电流方向将 要改变一次,所以一个周期以内电流方向要改变两次,在 乙图中对应 Od 段等于交变电流的一个周期, 若已知 d 等 于 0.02 s,则频率为 50 Hz,1 s 内电流的方向将改变 100 次,C 错;而 D 选项频率应该是 25 Hz.
【解析】线框绕垂直磁场的转轴匀速转动,产生 正弦交流电,感应电动势最大为 Em=nBSω=nBl2l1 ω,选项 B 错.根据安培右手定则,感应电流方向为 a→d 和 c→b,电流方向为 adcba,选项 A 错.图示 位置,磁通量等于 0,但电动势最大,即磁通量变化 率最大,选项 C 对.最大电动势 Em=nBl1l2ω,此时 Em nBl1l2ω 刻的感应电流 Im= = ,安培力 F=nBIml2 R R n2B2l1l2 2ω = ,选项 D 错. R 【答案】C

高考物理一轮复习课件:第十章 第1讲 交变电流的产生和描述

高考物理一轮复习课件:第十章 第1讲 交变电流的产生和描述

【解析】
【答案】
AD
【即学即用】 2.(2012· 大连模拟)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4周期,线框中的平均感应电动势为 2nBS D.感应电动势瞬时值为 e= 2nπBSsin 2nπt
【针对训练】 3.如图10-1-3所示电路中,A、B为两相同的小灯泡,L 为直流电阻为零的电感线圈,下列说法正确的是( ) A.电源为稳恒直流电源时, 灯泡A、B亮度相同 B.电源为稳恒直流电源时, 灯泡A比B亮度大 C.电源为交流电源时, 灯泡A、B亮度相同 D.电源为交流电源时, 灯泡A比B亮度大 【解析】 电感线圈有通直流,阻交流的作用,电源为稳 恒直流电源时,A、B亮度相同,选项A正确,B错误.电源 为交流电源时,A灯比B灯亮度大,选项C错误,D正确. 【答案】 AD
【解析】 (1)矩形线圈 abcd 在磁场中转动时,ab、cd 切 L2 割磁感线,且转动的半径为 r= 2 , ωL2 转动时 ab、cd 的线速度 v=ωr= 2 ,且与磁场方向的夹 角为 ωt,
所 以 , 整 个 线 圈 中 的 感 应 电 动 势 e1 = 2BL1vsin ωt = BL1L2ωsin ωt. (2)当 t=0 时,线圈平面与中性面的夹角为 φ0,则某时刻 t 时,线圈平面与中性面的夹角为(ωt+φ0) 故此时感应电动势的瞬时值 e2=2BL1vsin(ωt+φ0)=BL1L2ωsin(ωt+φ0).
个线圈中的感应电动势e1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10-1-4丙所示,试写出t时刻整个线圈中的感应电动势 e2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
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函数表达式
磁通量
Φ=Φmcos ωt=BScos ωt
电动势 电压 电流
e=Emsin ωt=nBSωsin ωt
u=Umsin
ωt
REm R+r
=sin
ωt
i=Imsin
ωt=
Em R+r
sin ωt
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图像
7
第1节 交变电流的产生及描述
[典例] (2014·全国卷Ⅰ)如图10-1-1(a),线圈ab、cd绕在
发电机示意图,线圈的 AB 边连在金属滑环 K 上,
CD 边连在滑环 L 上,导体制作的两个电刷 E、F
分别压在两个滑环上,线圈在转动时可以通过滑 图 10-1-5 环和电刷保持与外电路的连接。关于其工作原理,下列分析正
确的是
()
A.当线圈平面转到中性面的瞬间,穿过线圈的磁通量最大
B.当线圈平面转到中性面的瞬间,线圈中的感应电流最大
(3)E=Em2=6 V,
外力所做的功 W=Q=RE+2 rT=7.2×10-2J。 答案:(1)i= 0.6 2sin 100πt(A) (2)2.7×10-2 Wb(3)7.2×10-2 J
第十章
交变电流
考点 内容
传感器 [备考指南]
要求 题型
把握考情
交变电流、 交变电流 Ⅰ 的图像 一、交变 电流的产 正弦交变 生及描述 电流的函 数表达式、 Ⅰ 峰值和有 效值
从近几年高考试题来看,
高考对本章内容的考查重点
有:交变电流的有效值、瞬
找 时值,变压器的原理及应用,
选择 规 远距离输电等知识。其中针
C.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,穿过线圈的磁通
量最小
D.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,线圈中的感应电
流最小
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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第1节 交变电流的产生及描述
解析:当线圈平面转到中性面的瞬间,穿过线圈的磁通量最大, 磁通量变化率为零,感应电动势为零,线圈中的感应电流为零, 选项 A 正确 B 错误;当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间, 穿过线圈的磁通量最小,磁通量变化率最大,感应电动势最大, 感应电流最大,选项 C 正确 D 错误。
(2)转动过程中穿过线圈的最大磁通量;
(3)线圈匀速转动一周的过程中,外力所做的功。
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第1节 交变电流的产生及描述
解析:(1)由图得 e=Emsin ωt=6 2sin 100πt(V)
则电流 i=R+e r=0.6 2sin 100πt(A)。
(2)Em=BSω Em=6 2 V
ω=100πΦm=BS= Eωm=2.7×10-2 Wb。
答案:AC
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第1节 交变电流的产生及描述
3.(2015·连云港摸底)如图 10-1-6 甲所示为一台小型发电机的示 意图,单匝线圈逆时针转动。若从中性面开始计时,产生的 电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻 为 1.0 Ω,外接灯泡的电阻为 9.0 Ω。求:
图 10-1-6 (1)写出流经灯泡的瞬时电流的表达式;
(3)电流方向的改变:线圈通过中性面时,电流方向发 生改变,一个周期内线圈两次通过中性面,因此电流的方 向改变两次。
(4)交变电动势的最大值Em=nBSω,与转轴位置无关, 与线圈形状无关。
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第1节 交变电流的产生及描述
2.正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
规律 物理量
律 对变压器的原理及应用的题
目出现频率较高,常以选择
题的形式考查,分值一般为
6分。
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1
考 点 内 容 要求 题型
把握考情
二、变压 器电能的 输送
实验十一
理想变 Ⅱ
压器 远距离
Ⅰ 输电 传感器的简单 应用
选择、 计算
填空
预计2016年高考中, 对交流电的考查仍会集 明 中在有效值、瞬时值的 热 计算上,还会综合变压 点 器、远距离输电等知识 进行考查。
处于范围足够大的可转动的匀强磁场中,如
图10-1-3所示。该匀强磁场是由一对磁极N、
S产生,磁极以OO′为轴匀速转动。在t=0时 图10-1-3 刻,磁场的方向与线圈平行,磁极N开始离开纸面向外转
动,规定由a→b→c→d→a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10-1-4
电动势为零,电流方向发生改变。
(√ )
(4)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。
(5)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。
(6)交变电流的峰值总是有效值的 2倍。
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(√) (× )
(×)
4
第1节 交变电流的产生及描述
要点一 正弦式交变电流的产生及变化规律
1.正弦式交变电流的产生
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第1节 交变电流的产生及描述
解析:磁极以OO′为轴匀速转动可等效为磁场不动线圈向相 反方向转动,在t=0时刻,由右手定则可知,产生的感应电流 方向为a→b→c→d→a,磁场的方向与线圈平行,感应电流最 大,故选项C正确。
答案:C
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第1节 交变电流的产生及描述
2. (多选)(2015·广东名校质检)如图 10-1-5 所示为交流
(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。
(2)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,ΔΔΦt =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,ΔΔΦt 最大,
e最大,i最大,电流方向不改变。
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第1节 交变电流的产生及描述
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2
第1节
第1节 交变电流的产生及描述
交变电流的产生及描述
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第1节 交变电流的产生及描述
(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)线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时,产生的
感应电动势也最大。
(×)
(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时,线圈中的感应
[解析] 根据题图(b)可知:cd两端在时间0~0.5内产生
恒定的电压,根据法拉第电磁感应定律,穿过线圈的磁通
量均匀变化,即
Δi Δt
为恒定不变,故选项C正确,A、B、D
错误。
[答案] C
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第1节 交变电流的产生及描述
[针对训练] 1. (2015·福州质检)有一不动的矩形线圈abcd,
同一软铁芯上,在ab线圈中通以变化的电流,用示波器测得
线圈cd间电压如图(b)所示,已知线圈内部的磁场与流经线圈
的电流成正比,则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的
图中,可能正确的是
()
图10-1-1
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第1节 交变电流的产生及描述
图10-1-2
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第1节 交变电流的产生及描述
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