2018《世纪金榜》PPT课件11.1交流电描述

方向的轴匀速转动时,可产生正弦式交变电流。
(2)两个特殊位置: 中性面 中性面的垂面 垂直 的平面 与磁场方向_____
平行 的平面 与磁场方向_____
(3)变化规律(线圈在中性面位置开始计时): Em·sinω t 。 ①电动势e随时间变化的规律:e=__________
EmR sint ②电压u随时间变化的规律:u=_________ 。 R＋r Em sint ③电流i随时间变化的规律:i=_________, R＋r
与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图象如
图乙中曲线a、b所示,则 42722235( ) 世纪金榜导学号
A.两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合
B.曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3 C.曲线a表示的交变电动势频率为25Hz D.曲线b表示的交变电动势有效值为10V
【解析】选A、C。线圈位于中性面时,磁通量最大、电 动势为零,A正确;转速之比等于周期的反比,故该比值 为3∶2,B错误;频率为周期的倒数,a的周期为0.04s,频 率为25Hz,C正确;正弦交变电流的电动势的有效值为E=
Φ=B·Scos 3 BS 3 m，所以C项错误。
6 2 2
m
6
2.(多选)如图所示为交流发电机示意
图,线圈的AB边连在金属滑环K上,CD 边连在滑环L上,导体做的两个电刷 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 ( )
考点2 【核心要素精讲】
交变电流有效值的求解
1.公式法:利用 E E m 、U U m 、I Im 计算,此方法只
适用于正弦式交变电流。
2 2 2
2.定义法:
(1)设阻值、定时间:设将交变电流加在阻值为R的电阻
上,时间取t=T。
(2)求热量:Q=Q1+Q2+…(分段法)。
2 U (3)求解有效值:根据Q=I2Rt= t代入求解有效值。 R
【加固训练】
1.一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的
转轴匀速转动。在转动过程中,线框中的最大磁通量
为Φ m,最大感应电动势为Em,下列说法中正确的是
( )
A.当磁通量为零时,感应电动势也为零 B.当磁通量减小时,感应电动势也减小
C.当磁通量等于0.5Φ m时,感应电动势等于0.5Em
Em D.角速度ω 等于 m
A．U m
Um B. 2
Um C. 3
Um D. 2
【解析】选D。由题给图象可知,交流电压的变化规律 具有周期性,用电流热效应的等效法求解。设电灯的阻 值为R,正弦交流电压的有效值与峰值的关系是U= 由于一个周期内半个周期有交流电压,一周期内交流电
Um 2 ( ) 2 U T 2 m 产生的热量为Q= 设交流电压的有效值 t＝ ， R 2R 2 2 2 U T U 为U,由电流热效应得Q= m ＝ T，所以该交流 2R 2 R U
A.10V
【解析】选D。根据正弦式交变电流的产生及其变化规
律,当磁通量最大时,感应电动势为零;当磁通量减小时,
Baidu Nhomakorabea
感应电动势在增大;磁通量减为零时,感应电动势最
大。由此可知A、B项错误;设从线框位于中性面开始计
时,则有e=Emsinωt,式中Em=BSω。因Φm=BS,故角速度
ω= E m ,D项正确;设e=0.5Em,则解出ωt= ,此时
)
A.t=0时刻线框平面与磁场方向平行 B.交流电压的频率为4Hz
C.1s末线框平面垂直于磁场方向,通过线框的磁通量变
化最快
D.2s末线框平面垂直于磁场方向,通过线框的磁通量最
大
【解析】选D。由u-t图象可知,t=0时刻瞬时电压为零,
1 1 线框处于中性面,与磁场方向垂直。频率f= Hz T 4
=0.25Hz,故选项A、B错误;由图象可知,1s末交变电压 最大,通过线框的磁通量变化率最大,此时线框与磁场
方向平行,而2s末交变电压为零,此时线框经过中性面,
与磁场方向垂直,穿过线框的磁通量最大,故选项C错
误,D正确。
【规律总结】求解正弦式交变电流的三点注意 (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。 (2)注意峰值公式Em=nBSω 中的S为有效面积。 (3)转轴相对线圈的位置改变,线圈的形状改变时,电动 势仍可由Em=nBSω 计算。
随时间t变化的情况如图乙所示。则 ( )
A.通过R1的电流有效值是 6 A
5
B.R1两端的电压有效值是6V
C.通过R2的电流最大值是 6 2 A
5
D.R2两端的电压最大值是6 2 V
【解析】选B。首先从交变电流图象中找出交变电流的
最大值即为通过R2的电流的最大值,为 3 2 A,由正弦交
变电流最大值与有效值的关系Im= 2 I,可知其有效值
2 U 2(I12Rt1+I22Rt2)= ·T,解得U=4 10 V,B正确。 R
【加固训练】
如图所示电路,电阻R1与电阻R2阻值相同,都为R,与R1并联
的D为理想二极管(正向电阻可看作零,反向电阻可看作无
穷大),在A、B间加一正弦交流电u=20 2 sin100π t(V),
则加在R2上的电压有效值为( )
第十一章
第1讲
交变电流
传感器
交变电流的产生和描述
【知识梳理】 知识点1 交变电流、交变电流的图象 大小 和_____ 方向 都随时间做周期性变化的电 1.交变电流:_____ 正弦式 交变电流。 流。最常见的交变电流是_______
2.正弦交流电的产生和图象:
垂直于磁场 (1)产生:如图所示,在匀强磁场里,线圈绕___________
如图所示是某交变电流的电压随时间的变化关系,则该
交流电:
0.02 频率是___Hz 50 。 (1)周期是_____s,
(2)电压峰值是220
220 。 是____V
220 。 V,有效值是____V
(3)0.005s时的瞬时值是_____V,0.007 5s时的瞬时值 220 2
【易错辨析】 (1)交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变 化。 ( )
5
为0.6A,由于R1与R2串联,所以通过R1的电流的有效值也
是0.6A,A、C错误;R1两端电压的有效值为U1=IR1=6V,B D错误。
5
正确;R2两端电压的最大值为Um2=ImR2= 3 2 20 V＝12 2 V，
迁移2:部分缺失的正弦式交变电流的有效值 如图所示为一个经双可控硅调节后加在电灯上的电压, 正弦交流电的每一个二分之一周期中,前面四分之一周 期被截去,则现在电灯上电压的有效值为 ( )
①线圈从中性面位置开始转动,则i-t图象为正弦函数
Rr
图象,函数式为i=Imsinω t。
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=Imcosω t。
【高考命题探究】
【典例1】(多选)(2014·天津高考)如图甲所示,在匀
强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕
2.两个特殊位置的特点: 中性面 S⊥B 最大 0 改变 中性面的垂面 S∥B 0 最大 不改变
位置特点 Φ
、e 、i t
电流方向特点
3.书写交变电流瞬时值表达式的基本思路:
(1)确定正弦交变电流的峰值,根据已知图象读出或由
公式Em=nBSω 、Im= E m 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。
2 2 I I T 1 2 。代入数 I 2 2 R 。所以该交流电的有效值为I= 2 2 2
T I R ＋ 2
2 1
据得I=5A。故D正确。
【迁移训练】
迁移1:正弦式交变电流的有效值
电阻R1、R2与交流电源按照图甲所示方式连接,R1=10Ω ,
R2=20Ω 。合上开关S后,通过电阻R2的正弦交变电流i
nBSω 。 其中Em=______
知识点2
描述交变电流的物理量
1.周期和频率: 交变电流完成一次周期性变化(线圈转动 (1)周期T:____________________________________
2 一周 ) ______所需的时间,单位是秒(s)。公式:T= 。
交变电流在1s内完成周期性变化的 次数, (2)频率f:_______________________________ 单位是赫兹(Hz)。
弦交流电才是 2 倍的关系。
(6)×。交流电的瞬时值是变化的,而电表的读数均为
有效值。
考点1
正弦式交变电流的产生及变化规律
【核心要素精讲】
1.正弦式交变电流变化规律推导:
匀强磁场中,矩形线圈绕垂直于磁场的轴转动时(从中
性面开始计时)
切割速度与磁感应强度夹角:θ =ω t ⇓ 一条边上的电动势:e1=Blvsinθ =Blω Rsinω t ⇓ 总电动势:e=2ne1=2nBlω Rsinω t=nBSω sinω t
(2)大小变化而方向不变的电流也叫交变电流。
(
)
(3)线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动
时,经过中性面时产生的感应电动势最大。
(
)
(4)在一个周期内,正弦交流电的方向改变两次。
( )
(5)交变电流电压的有效值与峰值之间的关系是
U=
Um 。 2
(
)
(6)交流电压表及交流电流表的读数均为瞬时值。 ( )
1 1 T。 (3)周期和频率的关系:T=__ f 或f=__

2.交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值: 瞬时值 峰值 时刻 的值,是时间的函数 交变电流某一_____ 最大 值 交变电流的电流或电压所能达到的_____
让交流和直流通过相同阻值的电阻,如果它 热量 相等,就把这 有效值 们在相同的时间内产生的_____ 一直流的数值叫作这一交流的有效值 所围面积 与时 交变电流图象中波形与横轴_________ 平均值 间的比值
15 E m NBS ,已知Ea= V,且ω b= 2 ω a,故可知Eb= 2 3 2 2 2 15 V=5 2 V,D错误。 3 2
【强化训练】
(2017·临汾模拟)一矩形线框在匀强磁场内绕垂直于
磁场的轴匀速转动过程中,线框输出的交流电压随时间
变化的图象如图所示,下列说法中正确的是
(
提示:(1)√。据交变电流的定义可知,交变电流的方向 随时间发生周期性变化。 (2)×。方向不变的电流为直流电。 (3)×。据中性面的定义可知,此时穿过线圈的磁通量
最大,而产生的感应电动势最小,为零。
(4)√。线圈经过中性面时方向改变一次,而一个周期
内线圈两次经过中性面。
(5)×。有效值是根据电流的热效应定义的,只有正(余)
A.当线圈平面转到中性面时,穿过线圈的磁通量最大
B.当线圈平面转到中性面时,线圈中的感应电流最大
C.当线圈平面转到跟中性面垂直时,穿过线圈的磁通量
最小
D.当线圈平面转到跟中性面垂直时,线圈中的感应电流 最小
【解析】选A、C。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,故选项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 U 3.比例法:由P=I2R、P= 可知,R一定时,P∝I2、P∝U2, R
所以可根据功率的变化比例确定有效值的变化比例。
此方法适合分析对两种状态进行对比的问题。
【自思自悟】 (1)什么时候应用公式法求有效值?
(2)按有效值的定义计算有效值的思路是什么?
(3)功率与有效值间有什么样的比例关系?
Um , 2
电压的有效值U=
m
2
。选项D正确。
迁移3:方形波的有效值
通过一阻值R=100Ω 的电阻的交变电流如图所示,其周
期为1s。电阻两端电压的有效值为 ( )
A.12V
C.15V
B.4 10 V
D.8 5 V
【解析】选B。根据图象,一个周期T=1s,设该交变电流 的有效值为U,0～0.4s的时间间隔为t1=0.4s,0.4～ 0.5s的时间间隔t2=0.1s,根据电流的热效应,由
【高考命题探究】
【典例2】如图所示为一交流电的电流随时间变化的图
象,此交流电的有效值是 ( )
世纪金榜导学号42722236
A.2.5A
B.3.5A
C.5 2 A
D.5A
【解析】选D。交流电的有效值是根据其热效应而定义 的,它是从电流产生热量相等的角度出发,使交流电与 恒定电流等效。设交流电的有效值为I,令该交流电通 过一个纯电阻用电器R,在一个周期内有I2RT=