人教版高中物理选修3-2第五章交变电流知识点总结,期中考前必过一遍!
高中物理 第五章 交变电流全章总结 新人教版选修32
【成才之路】高中物理 第五章 交变电流全章总结 新人教版选修3-21．(2010·浙江理综，17)某水电站，用总电阻为2.5Ω的输电线输送给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106kW.现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是( )A ．输电线上输送的电流大小为2.0×105A B ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kW D ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻 答案：B解析：输电线上输送的电流I ＝P U ＝3×106kW 500kV＝6000A ，A 错；输电线上损失的电压为ΔU＝Ir ＝6000×2.5V＝1.5×104V ＝15kV ，B 对；若改用5kV 的电压输电，则输电线上输送的电流I ′＝P U ′＝3×106kW 5kV＝6×105A ，输电线上损失的功率ΔP ＝I ′2r ＝(6×105)2×2.5W＝9×108kW ，表明电能将在线路上损耗完，则输电线上损失的功率为3×106kW ，C 错；D 项中输电线上损失的功率ΔP ＝U 2/r ，U 应为输电线上损耗的电压，而不是输电电压，D 错．点评：本题考查了对远距离输电中电压损失、功率损失的理解能力和分析推理能力． 2．(2010·广东理综，19)下图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0.01sB ．最大值是311VC ．有效值是220VD ．表达式为u ＝220sin100πt (V) 答案：BC解析：由题图象可直接读出正弦式交变电压的周期T ＝0.02s ，最大值U m ＝311V ，则有效值为U ＝22U m ＝22×311V＝220V ，角速度为ω＝2πT ＝2π0.02rad/s ＝100π rad/s，瞬时值表达式为u＝311sin100πt(V)，故只有选项B、C正确．点评：本题考查了正弦式交变电压的图象、有效值与最大值的关系及瞬时值表达式，考查学生对图象的分析理解能力．3．(2010·江苏物理，7)在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变．随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有()A．升压变压器的输出电压增大B．降压变压器的输出电压增大C．输电线上损耗的功率增大D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大答案：CD解析：对升压(或降压)变压器而言，由变压器电压比U 1U2＝n 1n2知，输入电压不变，匝数不变，输出电压不变，故A选项不正确；由P＝UI知，U不变，P增大，故I增大，使得输电线上的电压损耗ΔU＝I2R线增大，功率损耗ΔP＝I22R线增大，所以降压变压器上的输入电压减小，输出电压减小，所以B不正确，C正确；因为输电线上损耗的功率占总功率的比例为ΔP P1＝I22R线P1＝P1U1·n1n22R线P1＝P1n21R线U21n21∝P1，所以随发电厂输出功率变大，该值变大，D 正确．点评：本题考查了理想变压器的变压原理及远距离输电中的功率损失，主要考查学生的理解能力和推理能力．4．(2010·全国Ⅱ卷，19)图中为某一理想变压器，其原线圈与电压有效值不变的交流电源相连，P为滑动头．现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯泡L两端的电压等于其额定电压为止，用I1表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，N2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值：电功率指平均值)．下列4个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是( )答案：BC解析：滑动头向上匀速滑动，副线圈匝数均匀增加与时间t 成正比，由U 1U 2＝n 1n 2，得U 2＝n 2U 1n 1，则U 2与t 也成正比，选项C 正确；随着白炽灯变亮，其本身电阻也逐渐增大，灯泡的I －t 图线斜率逐渐减小，B 项正确；由于副线圈输出功率增大，原线圈的输入功率也增大，由P ＝UI知，输入电流也要增大，故A 错；灯泡消耗的功率N 2＝U 22R，所以N 2与U 2不成正比，即N－t 图象不满足正比例函数关系，故D 错．点评：本题考查变压器原理和对小灯泡伏安特性曲线的理解，对考生推理、分析综合能力进行考查，属中等难度题．。
人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》第一节：交变电流(共17张)
uiR ， U mImR.
（3）电路上的电压按正弦规律变化 uUms int
2.峰值表达式
Em＝NBSω＝NΦmω
Im＝RE＋mr
Um＝ImR
☆成立条件:
转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时 .
特别提醒: (1) 瞬时值表达式与开始计时的位置有关． ① 若线圈从中性面开始计时，e＝Emsinωt. ② 若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时，e＝ Emcosωt. (2) 峰值与开始计时的位置及线圈转动的时间无关， 与线圈形状无关，与转轴的位置无关．
B∥S
Φ=0
t 最大
E最大 I最大
A(B)
D(C)
感应电流方向B到A
线圈与磁场平行时, Φ最小, 但线圈 中的电动势最大 (V⊥B)
.
D(C) B
A(B)
B⊥S Φ最大 V // B E=0 I=0
中性面
B∥S Φ=0
D(C )
A(B )
V⊥B
E、I最大
B
感应电流方向C到D
.
中性面 线圈平面与磁感线垂直的位置
.
【答案】 D
.
【精讲精析】 因电动势按余弦规律变化 ，故初始时刻线圈处于垂直中性面的位置 ，至t1时刻恰好到达中性面，磁通量最大 ，A错；t2时刻又垂直中性面，磁通量为 零，但其变化率最大,B错；t3时刻又到达 中性面，磁通量最大，但其变化率为零， C错；e变换方向时正是其大小为零时，也 恰好是磁通量最大时. 【答案】 D
A. 当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大 B. 当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零 C. 每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次 D. 线框经过中性面时，各边不切割磁感线
人教版高中物理选修3-2 复习素材：第五章 交变电流知识点总结
选修3-2知识点第五章 交变电流5.1交变电流一、交变电流1、交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化2、直流电流：①大小变化，方向不变化的叫直流 ②大小和方向都不随时间变化的叫恒定电流 二、交变电流的产生中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置(甲）。
①此位置AB 、CD 边的速度方向与磁感线平行，各边都不切割磁感线，故呈电中性所以叫中性面。
②线圈经过中性面时，Φ最大（B ⊥S ），但线圈中E=0，电流I=0。
因为线圏平面转到中性面瞬间，穿过线圈的磁通量虽然最大，但是，曲线的斜率为0，即，磁通量的变化率 t ∆∆Φ＝0，感应电动势为0;t E ∆∆Φ=垂直中性面（乙图）：①此位置AB 、CD 边的速度方向与磁感线垂直，即两边都切割磁感线。
②此时Φ最小（B//S)，但线圈中的电动势E 达到最大。
I 也最大。
感应电流方向B 到A 。
因为线圈平面转到跟中性面垂直时,穿过线圈的磁通量重为0，但是曲线的斜率最大，即磁通量的变化率t ∆∆Φ最大，感应电动势最大。
推论：线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次。
三、交变电流的变化规律1、感应电动势的峰值和瞬时值为：e=E m sinωt (从中性面开始计时) ①e 叫做感应电动势的瞬时值。
②W 是发电机线圈转动的角速度。
③E m 表示感应电动势可能达到的最大值, 叫做电动势的峰值，大小为NBSwE m =。
2、感应电流和电压的峰值和瞬时值 感应电流的瞬时值为i=I m sinωt 。
感应电流的峰值为:rR E I m m +=电压的瞬时值为u=U m sinωt电压的峰值U m =I m R 3、交变电流的图像 4、交变电流的种类(1)正弦交流电，(2)示波器中的锯齿波扫描电压 (3)电子计算机中的矩形脉冲，(4)激光通信中的尖脉冲 5、交流发电机（1）发电机的基本组成：①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢） ②用来产生磁场的磁极 （2）发电机的基本种类：①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动） ②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子。
物理选修3-2《第五章交变电流》知识点总结
1．交变电流与直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;符号为AC。
大小和方向都不随时间变化的电流叫做直流；符号为DC。
2-1．正弦交流电的产生闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线圈中产生的是正弦交流电。
正弦式交变电流:随时间按正弦规律变化的交变电流。
正弦式交变电流的图像可以是正弦图像，也可以是余弦图像。
产生条件：a.线圈处在匀强磁场中；b.线圈绕垂直于磁场的轴转动；c.线圈匀速转动。
2-2.对交流有阻碍的元器件电阻电感器：感抗与线圈的自感系数, 交流的频率有关。
电容器：容抗与电容器的电容,交流的频率有关。
3．中性面线圈与磁感线垂直的面。
4．正弦交流电的规律N匝面积为S 的线圈以角速度ω在磁感应强度为B的磁场中匀速转动，从中性面开始计时，电动势的函数形式为E=NBSω·sinωt；线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，变化率为零，感应电动势为零；线圈与中性面垂直时，磁通量为零，变化率最大，感应电动势最大；线圈转一周经过中性面两次，电流方向变化两次。
5．正弦交流电的一些物理量？？6．感抗电感对交流电阻碍作用的大小；与线圈的自感系数和交流电的频率成正比；电感通直流、阻交流、通低频、阻高频。
7．容抗电容对交流电阻碍作用的大小；与电容器的电容、交流电的频率成反比；隔直流、通交流、阻低频、通高频。
8．变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成；通过电磁感应原理改变交流电压。
9．理想变压器原理：互感现象。
不计热量损失，输入功率和输出功率相等的变压器；高中阶段主要研究理想变压器；U1/n1=U2/n2。
10．常用变压器自耦变压器；电压互感器；电流互感器。
11．高压输电减少电能损失；损失功率P=I2r=P2r/U2。
高二物理选修3.2-第五章交变电流知识点总结汇编
第五章交变电流5.1 交变电流一、直流电(DC) 电流方向不随时间而改变交变电流(AC)大小和方向都随时间做周期性变化的电流交流发电机模型的原理简图二、交变电流的产生中性面线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势为零（2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次三、交变电流的变化规律以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线）e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）．四、交流电的图像五、交变电流的种类课堂练习5.2《描述交变电流的物理量》复习回顾(一)交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流;简称交流。
其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。
(二)正弦交流电的产生及变化规律1、产生：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生正弦交流电。
2、中性面：跟磁场方向垂直的平面叫做中性面。
这一位置穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。
3、规律：瞬时值表达式：从中性面开始计时一、周期和频率物理意义：表示交流电变化的快慢1、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
2、频率：交变电流一秒内完成周期性变化的次数。
角频率：线圈在磁场中转动的角速度二、峰值和有效值3.有效值定义：E、U、I根据电流的热效应来规定，让交流与直流分别通过相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。
4.正弦交流电的有效值与最大值的关系：说明：A 、以上关系式只适用于正弦或余弦交流电；B 、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；C 、交流电流表和交流电压表的读数是有效值D 、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值 注意：峰值（最大值）、有效值、 平均值在应用上的区别。
1、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
最新人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》本章小结
知识建构
实践探究
课题：风扇是利用什么调节快慢的?
探究过程：
(1)观察风扇的结构,特别是调速电抗器.
(2)研究原理：教室中和家庭中的电风扇,都可以调节快慢.要调节快慢,就要改变电动机的电流.当电源的电压不变时,要改变直流电的电流,就只能改变电路的电阻.可是,这样会产生大量热能(P=I2R),不但浪费能量,并且十分危险.
常用的风扇都是用交流电,要改变交流电的电流,除了改变电路的电阻之外,还可以改变电感.由楞次定律可知当一线圈的电流变化时,它会感应出一个和输入电压方向相反的感生电压,此感生电压与线圈的匝数(即圈数)成正比,并且因线圈中的铁芯而增大.感生电压就和电源的电压抵抗,使电流减小,这种过程中,电能并不生热,而是转变为磁场的能量,这种磁能又可转变为电能,故不会浪费能量.这种利用电感作用以抵抗电流变化的装置,叫做电抗器.
风扇的调速电抗器就是通过改变线圈匝数来改变电流大小,从而改变风扇的转速.
(3)研究使用注意事项：要用三脚插头
家庭电路和三孔插座中,与品字形最高一孔连接的导线叫做接地线.此线的另一端接到地下或接到金属自来水管,因此也叫做水线.插座的水线孔则接触三脚插头最长最粗的插杆,再由插杆接到电器的金属外壳.又如洗衣机、电冰箱、电熨斗等都要接地线.
接地线在正常情况下没有电流.但一旦电器漏电,电流就从外壳经接地线流入地.由于接地线的电阻比人体的电阻小得多,故绝大部分的电流沿此线流入地,而流过人体的电流就小至安全范围了.
探究结论：风扇的调速是利用调速电抗器改变线圈匝数来改变电流大小,从而改变风扇的转速的.。
人教新课标高中物理选修3-2第5章交变电流回顾总结课件(56张PPT)
和日常生活紧密联系，并常以选择题的形式考 查，多以难度中等或中等偏下的考题出现．
• 【高考冲浪】
• 常考点一：交变电流的产生及应用
• 1．(天津高考)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( )
• 综观高考命题，对于变压器问题，多集中于对 变压器的工作原理及I、U、P、n各量间基本关 系的考查．由于变压器与电能的输送密切相关， 贴近生活实际，触及能源利用的社会热点，符 合贴近现实、突出能力的命题趋势，应当作为 备考的重点．
解题思路如下． 思路 1：电压思路 变压器原、副线圈的电压之比为UU12＝nn12；当变压器有多个 副线圈时，Un11＝Un22＝Un33＝…
ΔΔΦt 1＝ΔΔΦt 2＋ΔΔΦt3. 此式适用于交流电或电压(电流)变化的直流电，但不适用于 稳定或恒定电流的情况．
• 思路6：输配电原理思路
• 按“发电→升压→输电线→降压→用电器”的 顺序或从“用电器倒推到发电”，以变压器的 铁芯为界划分为三个回路一步一步进行分析．
•
如图所示为一理想变压器，K为单
• A．I1和I2表示电流的瞬时值 • B．U1和U2表示电压的最大值 • C．滑片P向下滑动过程中，U2不变，I1变大 • D．滑片P向下滑动过程中，U2变小，I1变小
解析：该题考查对交流电表的认识及变压器的动态变化问 题，解题的关键是要掌握各物理量之间的关系．在交流电路中 电压表和电流表用的不是直流电表，而是交流电表，而交流电 表所测的电流或电压是有效值，而不是瞬时值或最大值，所以 A、B 选项不正确．由于 U1 保持不变，据UU12＝nn21可知 U2＝nn21U1， 而 I2＝R0U＋2 R＝nn21·R0U＋1 R，据II21＝nn21可知 I1＝nn21I2＝nn212R0U＋1 R， 所以当 R 减小时，U2 不变，I1 变大，C 选项正确．
高二物理人教版选修3-2第五章 2 描述交变电流的物理量
自我检测 1.正误判断。 (1)若交变电流是线圈在匀强磁场中匀速转动形成的,则交变电流 的周期也是线圈做圆周运动的周期。( ) 解析:线圈转动一圈,交变电流变化一个周期。 答案: (2)我国提供市电的发电机转子的转速为3 000 r/min。( ) 解析:市电的频率为50 Hz,即发电机转子每秒转动50转,每分转动 3 000转。 答案: (3)交变电流的周期越大,交变电流的变化就越快。 ( ) 解析:交变电流的周期越小,交变电流的变化就越快。 答案:×
(1)若从线圈处于中性面开始计时,写出 线圈中感应电动势的瞬时值表达式;
(2)线圈转过
1
(3)电路中,电压表和电流表的示数各是多少? 1 (4)从中性面开始计时,经 s 通过电阻 R 的电荷量为多少?
30
30
s 时电动势的瞬时值多大?
探究一
探究二
解析:(1)e=Emsin ωt=NBS· 2πnsin 2πnt
������总
探究一
探究二
变式训练2如图所示,匀强磁场B=0.1 T,所用矩形线圈的匝数 N=100,边长ab=0.2 m,bc=0.5 m,以角速度ω=100π rad/s绕OO'轴匀 速转动。当线圈平面通过中性面时开始计时,试求:
(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式。 ������ (2)由t=0至t= 4 过程中的平均电动势的大小。 (3)该交变电流的电动势有效值是多少?
3.(多选)如图所示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0.01 s B.最大值是311 V C.有效值是220 V D.表达式为u=220sin 100πt V 解析:由波形图可知,周期T=0.02 s,电压最大值Um=311 V,所以
【人教版】高中物理选修3-2精品讲义：第5章交变电流1
ωｔ.
(2)整个线圈中的感应电动势由 ab 和 cd 两部分组成， 且 eab＝ ecd，所以 e1＝ eab＋ ecd＝ BSωsin ωｔ.
(3)若线圈有 N 匝，则相当于 N 个完全相同的电源串联，所以 e＝ NBSωsin ωｔ.
[知识梳理 ] 交变电流的瞬时值及峰值：
(1)正弦式交变电流电动势的瞬时值表达式：①当从中性面开始计时：
图1 答案 (1) 当接在干电池两端时，只有一个发光二极管会亮． (2)当接在手摇式发电机两端时，两个发光二极管间或的闪亮，原因是发电机产生与直流不同 的电流， 两个发光二极管一会儿接通这一个， 一会儿再接通另外一个， 电流方向不停地改变． [知识梳理 ] 对交变电流的认识： (1)交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流． (2)直流：方向不随时间变化的电流称为直流． 注意：对直流电流和交变电流的区分主要是看电流方向是否变化．
电流的峰值为
I
m＝
Em＝ R
6.28
A
瞬时值表达式为 e＝ Emsin ωｔ＝6.28sin 10πt V.
一、交变电流的产生 例 1 (多选 )矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时产生了交变电流， 下列说法正确的是 ( ) A ．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大 B ．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零 C ．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次 D ．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零 答案 CD 解析 线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁 感线的两边的速度与磁感线平行，即不切割磁感线，所以感应电动势等于零，此时穿过线框
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人教高中物理选修3-2第五章-交变电流-交流电知识点总会(28张)-PPT优秀课件
由于输入功率等于输出功率,所以I1也将减小，C正确
因为R1的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，
I3变大，B正确．
A1
R1 A2
V1
V2 R2 R3 R4
A3 S
人教高中物理选修3-2 第五章-交变电流-交流电知识点总 会 课件(共28张PPT)
人教高中物理选修3-2 第五章-交变电流-交流电知识点总 会 课件(共28张PPT)
四川卷
3、如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，
副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关 S是闭合的。V1和V2为理想电压表，读数分别为U1 和U2；A1、A2 和A3为理想电流表，读数分别为I1、 I2和I3。现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的 是 （ BC ）
A．U2变小、I3变小 B．U2不变、I3变大 C．I1变小、I2变小 D．I1变大、I2变大
2.周期和频率
a. 周期 交变电流完一次周期性变化所需的时间, 叫做交变电流的周期，通常用T表示，单位是s．
b. 频率 交变电流在1s内完成周期性变化的次数，叫 做交变电流的频率，通常用f表示,单位是赫兹(Hz)．
c. 周期和频率的 关系是
T 1 f
f1
ω=2π/T= 2πf
T
d. 转速 单位时间线圈转过的转数.单位为 r/s 或 r/min
解： 画出T/2的图像如图示，
在T/2中，放电管发光的时间为
t
(3TT)
5 T
8 6 24
放电管实际发光的时间占总时间的5/12,
在一小时内放电管实际发光的时间为
t 51小时25分钟
12
u/V
1000
500 3
500 2
最新人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》本章概要
第五章交变电流本章概要本章主要从模拟发电机产生交变电流入手，研究交变电流的变化规律及交变电流的物理量，认识电感和电容对交变电流的阻碍作用，探究变压器原副线圈的电压与匝数的关系，利用变压器的变压原理解决实际问题，认识高压输电的意义。
本章的重点是交变电流的产生、用图象描述交变电流的变化规律，难点是交变电流有效值的求解及有效值、峰值和瞬时值的区别。
现代社会与交变电流密切相关，生活、生产和科学技术所使用的几乎都是交变电流，交流电经高压输送电路从发电厂输送到用电单位，再由变压器转变成我们的日常生活和生产用电，在电视、冰箱、计算机、VCD等各种家用电器和科研生产中电感、电容是交流电路中重要的元件。
电力已经成为我们生产生活的重要支柱。
交变电流的产生及其变化规律，变压器的原理等都与楞次定律及法拉第电磁感应定律有密切的联系。
交变电流的有效值和电路中电流的热效应有直接关系；在交流电的产生和输送使用过程中，需要考虑能量转换的效率，能量的转化与守恒定律。
发电和输电的内容是物理与地理、化学等学科的交叉点，综合考查基础知识和基本技能。
本章内容实际上是电磁感应现象研究的继续和其规律的具体应用。
交变电流与生产生活关系密切，与电学、磁学特别是与电磁感应知识紧密相连，因此本章知识与各相关知识的具体综合应用，是物理学中最贴近生产和生活的知识。
学习策略本章是电磁感应规律的具体应用，在具体应用时常涉及电学、磁学、电磁感应、电子技术、能量的转化与守恒等知识，因此，在学习这一章时应复习各相关知识。
交变电流的产生是学习的基础和关键，应深刻理解其产生过程；交变电流的有效值、峰值、瞬时值需要认真区分和理解，交变电流有效值的求解是本章的关键。
由于本章知识是电磁感应现象的具体应用，在学习本章前应充分复习电磁感应的相关知识。
本章中还用到数学函数表达式和正余弦函数图象对交变电流进行描述，除此之外在学习本章内容时还应掌握周期性、峰值、瞬时值和有效值等新知识。
新人教版选修3-2 第五章 交变电流 知识点、方法及题型总结
高中物理选修3-2第10讲交变电流题型1（交变电流的概念）交变电流（1）定义大小和方向都随时间做周期性变化的电流（2）图像：如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流。
其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电，如图(a)所示。
1、下列四个电流的图像中，不属于交变电流的是（D）2、下列图像中，属于交流电的有（BCD）3、对于如图所示的电流i随时间t作周期性变化的图像，下列说法中正确的是（B）A. 电流大小、方向都变化，是交流电B. 电流大小变化，方向不变，是直流电C. 电流大小变化，方向不变，是交流电能D. 电流最大值为0.2A，周期为0.02s4、关于交变电流和直流电的说法中，正确的是（D）A. 如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流B. 直流电的大小和方向一定不变C. 交变电流一定是按正弦规律变化的D. 交变电流的最大特征就是电流的方向随时间做周期性的变化5、我国照明用的正弦式交流电的频率为Hz，电压为220V，电压的峰值为V。
答案：50；220√26、对于如图所示的电流I随时间t作周期性变化的图像，下列说法中正确的是（A）A. 电流大小变化，方向不变，是直流电B. 电流大小、方向都变化，是交流电C. 电流最大值为0.2A，周期为0.01sD. 电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电7、下列说法正确的是（B）A. 欣赏NBA篮球运动员科比带球过人的技术动作时，可以把科比作为质点处理B. 从匀速水平飞行的飞机上自由落下一个物体。
坐在飞机上的人，看到物体是竖直下落的。
他选择的参考系是飞机C. 中国电网中的交流电频率是50Hz，日本电网中的交流电频率是60Hz。
打点计时器使用电网交流电。
中国对日本出口的打点计时器，对中国国内不适用D. 加速度越大，物体位置变化越快题型2（交变电流的产生）1、正弦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线做匀速转动时，闭合线圈中就有交流电产生。
高二物理选修32_第五章交变电流知识点总结
高二物理选修32_第五章交变电流知识点总结第五章交变电流5.1 交变电流一、直流电(DC) 电流方向不随时间而改变交变电流(AC) 大小和方向都随时间做周期性变化的电流交流发电机模型的原理简图二、交变电流的产生中性面线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面(1)线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势为零(2)线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次三、交变电流的变化规律以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势(ab和cd边切割磁感线)e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值(峰值)(四、交流电的图像1五、交变电流的种类课堂练习25.2《描述交变电流的物理量》复习回顾(一)交变电流:大小和方向随时间做周期性变化的电流;简称交流。
其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。
(二)正弦交流电的产生及变化规律1、产生:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生正弦交流电。
2、中性面:跟磁场方向垂直的平面叫做中性面。
这一位置穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。
3、规律:瞬时值表达式:从中性面开始计时一、周期和频率物理意义:表示交流电变化的快慢1、周期:交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
2、频率:交变电流一秒内完成周期性变化的次数。
角频率:线圈在磁场中转动的角速度二、峰值和有效值3.有效值定义:E、U、I根据电流的热效应来规定，让交流与直流分别通过相同的电阻，如果在交流的一个周期内3它们产生的热量相等，就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。
4.正弦交流电的有效值与最大值的关系:IE mmI,E, 22说明:A、以上关系式只适用于正弦或余弦交流电;B、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值;C、交流电流表和交流电压表的读数是有效值D、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值注意:峰值(最大值)、有效值、平均值在应用上的区别。
物理人教版高中选修3-2第五章《交变电流》第一节《交变电流》
2、过程分析
B⊥S Φ最大
E=0 I=0 中性面
垂直磁场方向的平面叫做中性面。
线圈经过中性面时，Φ最大， 但线圈中的电动势为零 (V // B)
判断此位置有没有感应电流，方向怎么样？
N
b c a
N
V
d
a d
V
S
S
B∥S Φ=0 E最大
I最大
感应电流方向a到b 线圈与磁场平行时，Φ最小， 但线圈中的电动势最大 (V⊥B)
答案： D
1. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈ab 边长为20cm，ad边长为10cm，磁感应强度 B=0.01T，线圈的转速n=50r/s，求：电动势 的最大值及对应的线圈位置。
0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。
2. 如图所示：匝数为N、面积 为S的矩形线圈在匀强磁场B中 匀速转动，角速度为ω，求线 圈从图示位置转过180度时间 内的平均感应电动势。
0
-Em
t
6、交流发电机有两种，
即 旋转磁极式 、旋转电枢式 ．其 中转动的部分叫 转子 ，不动的部
分叫 定子 ．发电机转子是 由 水轮机 、 蒸汽轮机 或其它动
力机带动
7、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的变化如图所示,下面说法中正确的是 C A.t1时刻通过线圈的磁通量为零 B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 C.t3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝 对值最小 e
思考与讨论
线圈转动一周， 多少次经过中性面? 电流方向改变多少次?
c(d)
O a(b)
1.中性面：垂直磁场方向的平面． （1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大 φ=BS，但△φ/△t =0最小，（ ab和cd边都不切 割磁感线），线圈中的感应电动势为零．
高中物理选修3-2电磁感应第五章《交变电流》(人教版)
物理选修3-2第五章交变电流第一节交变电流肥城市第六高级中学汪顺安●教学目标一、知识目标1.使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面.2.掌握交变电流的变化规律及表示方法.3.理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义.二、技能目标1.掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）.2.培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力.3.培养学生运用数学知识解决物理问题的能力.三、情感态度目标培养学生理论联系实际的思想.●教学重点交变电流产生的物理过程的分析.●教学难点交变电流的变化规律及应用.●教学方法演示法、分析法、归纳法.●教学用具手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课［师］出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造.［演示］将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路.当线框快速转动时，观察到什么现象?［生］小灯泡一闪一闪的.［师］再将手摇发电机模型与示教电流表组成闭合电路,当线框缓慢转动(或快速摆动)时,观察到什么?［生］电流表指针左右摆动.［师］线圈里产生的是什么样的电流？请同学们阅读教材后回答.［生］转动的线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流.［师］现代生产和生活中大都使用交流电.交流电有许多优点，今天我们学习交流电的产生和变化规律.二、新课教学1.交变电流的产生［师］为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？［生］对这个问题有浓厚的兴趣,讨论热烈.［师］多媒体课件打出下图.当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?［生］ab与cd.［师］当ab边向右、cd边向左运动时,线圈中感应电流的方向如何?［生］感应电流是沿着a→b→c→d→a方向流动的.［师］当ab边向左、cd边向右运动时,线圈中感应电流的方向如何?［生］感应电流是沿着d→c→b→a→d方向流动的.［师］正是这两种情况交替出现,在线圈中产生了交变电流.当线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最大?［生］线圈平面与磁感线平行时,ab边与cd边线速度方向都跟磁感线方向垂直,即两边都垂直切割磁感线,此时产生感应电动势最大.［师］线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小?［生］当线圈平面跟磁感线垂直时,ab边和cd边线速度方向都跟磁感线平行,即不切割磁感线,此时感应电动势为零.［师］利用多媒体课件,屏幕上打出中性面概念:(1)中性面——线框平面与磁感线垂直位置.(2)线圈处于中性面位置时,穿过线圈Φ最大,但=0.(3)线圈越过中性面,线圈中I感方向要改变.线圈转一周,感应电流方向改变两次.2.交变电流的变化规律设线圈平面从中性面开始转动,角速度是ω.经过时间t,线圈转过的角度是ωt,ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt,如右图所示.设ab边长为L1,bc边长L2,磁感应强度为B,这时ab边产生的感应电动势多大?［生］e ab=BL1vsinωt=BL1·ωsinωt=BL1L2sinωt［师］cd边中产生的感应电动势跟ab边中产生的感应电动势大小相同,又是串联在一起,此时整个线框中感应电动势多大?［生］e=e ab+e cd=BL1L2ωsinωt［师］若线圈有N匝时,相当于N个完全相同的电源串联,e=NBL1L2ωsinωt,令E m=NBL1L2ω,叫做感应电动势的最大值,e叫做感应电动势的瞬时值.请同学们阅读教材,了解感应电流的最大值和瞬时值.［生］根据闭合电路欧姆定律,感应电流的最大值I m=,感应电流的瞬时值i=I m s i nωt.［师］电路的某一段上电压的瞬时值与最大值等于什么?［生］根据部分电路欧姆定律,电压的最大值U m=I m R,电压的瞬时值U=U m sinωt.［师］电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示,如下图所示:3.几种常见的交变电波形三、小结本节课主要学习了以下几个问题：1.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流.2.从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=NBSωs i nω t,感应电动势的最大值为E m=NBSω.3.中性面的特点：磁通量最大为Φm，但e=0.六、本节优化训练设计1.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势E随时间t的变化如图所示，则下列说法中正确的是A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当电动势E变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大2.一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311 V，线圈在磁场中转动的角速度是100π rad/s.（1）写出感应电动势的瞬时值表达式.（2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路中的总电阻为100 Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式.在t= s时电流强度的瞬时值为多少？3.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生交流电压为u=220s i n100πt V，则A.它的频率是50 HzB.当t=0时，线圈平面与中性面重合C.电压的平均值是220 VD.当t= s时，电压达到最大值4.交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=E m s i nωt，如果转子的转速n提高1倍，其他条件不变，则电动势的变化规律将变化为A.e=E m s in2ωtB.e=2E m s in2ωtC.e=2E m s in4ωtD.e=2E m s inωt参考答案：1.D2.解析：因为电动势的最大值E m=311 V，角速度ω=100 π rad/s，所以电动势的瞬时值表达式是e=311s in100πt V.根据欧姆定律，电路中电流强度的最大值为I m= A=3.11 A，所以通过负载的电流强度的瞬时值表达式是i=3.11s in100πt A.当t= s时，电流的瞬时值为i=3.11s in(100π·)=3.11×A=1.55 A.3.ABD4.B四、作业问题与练习第3、4题五、板书设计●教后记注重与电磁感应的联系，重视交变电流产生的原理，多与现实生活和生产联系，并注重知识的灵活应用。
高中物理第五章 交变电流 学生用人教版选修3-2
第五章 交变电流 学生用一、知识梳理1．交变电流的产生：线圈在匀强磁场中绕_______于磁场的轴匀速转动，产生按_______规律变化的电流。
线圈转至中性面时，穿过线圈的磁通量______，而感应电动势________。
2．表征交变电流的物理量：周期T ，频率f ，关系_________；峰值：E m 、I m 、U m ；有效值：E 、I 、U3．正弦交变电流的变化规律：瞬时值表达：e=______________，i=______________，u=____________ 峰值：E m =__________；正弦交变电流有效值与峰值的关系：E=__________，I=____________，U=_____________4．电感电容对交变电流的影响：电感作用：________________________；电容作用：________________________5．理想变压器：原理：______________；原副线圈输入输出功率的关系：__________；电压与匝数的关系：_________；电流与匝数的关系：只有一个副线圈时，___________；有多个副线圈时，________________6．远距离输电：导线上的功率损失=∆P _________________；导线上的电压损失=∆U ______________二、专题讲练专题一 交变电流的四值交变电流的四值是指：瞬时值、峰值、有效值、平均值1、瞬时值：反映不同时刻交变电流的大小和方向，正弦交流瞬时值表达式为：t E e m ωsin =，t I i m ωsin =。
应当注意必须从中性面开始。
生活中用的市电电压为220V ，其峰值为______V ，频率为____H Z ，所以其电压瞬时值的表达式为u =__________V 。
针对练习1、有一正弦交流电源，电压有效值U=120V ，频率为f=50Hz 向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U 0=602V ，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？针对练习2、交流发电机的线圈从平行磁场的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V ，那么当线圈转过30°时交流电压的瞬时值为_________V 。
人教版选修3-2 第五章第一节 交变电流
e
2BL1
L2 2
sin t
BS
sin t
设线圈平面从中性面开始转动，角速度 是ω．经过时间t，AB、CD宽L1，AD、BC 长L2 ，磁感应强度是B.
t=0
v11
A(B)
θ
e
2BL1
L2 2
sin t
BS
sin t
v v⊥
D(C)
若线圈的匝数为n，则整个线圈产生的感应电动势
e＝nBSω sin ωt
Em =nBSω
e=Emsinωt
i=Imsinωt
三、交变电流的变化规律
正弦式交变电流的瞬时值表达式 (1)从中性面位置开始计时 e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt (2)从与中性面垂直的位置开始计时 e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt，u＝Umcos ωt.
人教版选修32-0217
第五章第一节 交变电流
一、交变电流
1.直流：方向不随时间变化的电流称为直流（DC）. 2.交变电流：方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流，简 称交流（AC）.
二、交变电流的产生 交流发电机:
线圈和磁极
A(B)
v
B
v
D(C)
设线圈平面从中性面开始转动，角速度
t=0
t=0
A(B)
θ
v
B
D(C)
Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt
感应电动势均为e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt的形式
是ω．经过时间t，AB、CD宽L1，AD、BC
长L2 ，磁感应强度是B.
v11
A(B)
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【高中物理】交变电流知识点总结，考前必过一遍！
一、交流电的产生和变化规律
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。
如图所示（b）、（c）、（e）所示电流都属于交流，其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流。
如图（b）所示。
而（a）、(d)为直流其中（a）为恒定电流。
2、正弦交流的产生及变化规律
1.产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。
即正弦交流。
2.中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。
这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。
3.规律：
（1）函数表达式：从中性面开始计时，则e=NBSωsinωt 。
用εM表示峰值εM=NBSω，则e=εMsinωt在纯电阻电路中,电流I=sinωt=Isinωt，电压u=Usinωt 。
4.交流发电机
（1）发电机的基本组成：
①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）
②用来产生磁场的磁极
（2）发电机的基本种类
①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）
②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）
无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子
二、表征交变电流的物理量
1、表征交变电流大小物理量
（1）瞬时值：对应某一时刻的交流的值，用小写字母x 表示，e i u （2）峰值：即最大的瞬时值，用大写字母表示，U m Ｉmεm
εm= nsBω
Ｉm=εm/ R
注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为ε=NBSω，即仅由匝数N，线圈面积S，磁感强度B和角速度ω四个量决定。
与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。
（3）有效值：
①意义：描述交流电做功或热效应的物理量
②定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。
③正弦交流的有效值与峰值之间的关系是
注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有的关系，非正弦（或余弦）交流无此关系。
但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。
即I=I。
④交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读数是有效值。
对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。
⑤在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
（4）峰值、有效值、平均值在应用上的区别
峰值是交流变化中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义。
若对含电容电路，在判断电容器是否会被击穿时，则需考虑交流的峰值是否超过电容器的耐压值。
交流的有效值是按热效应来定义的，对于一个确定的交流来说，其有效值是一定的。
而平均值是由公式确定的，其值大小由某段时间磁通量的变化量来决定，在不同的时间段里是不相同的。
如对正弦交流，其正半周或负半周的平均电动势大小为，而一周期内的平均电动势却为零。
在计算交流通过电阻产生的热功率时，只能用有效值，而不能用平均值。
在计算通过导体的电量时，只能用平均值，而不能用有效值。
在实际应用中，交流电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效值，交流电流表和交流电压表指示的电流、电压也是有效值。
解题中，若题示不加特别说明，提到的电流、电压、电动势时，都是指有效值。
2、表征交变电流变化快慢的物理量
（1）周期T：电流完成一次周期性变化所用的时间。
单位：s
（2）频率f：一秒内完成周期性变化的次数。
单位：Hz
（3）角频率ω：就是线圈在匀强磁场中转动的角速度。
单位：rad/s
（4）角速度、频率、周期的关系：
3、疑难辨析
交流电的电动势瞬时值和穿过线圈面积的磁通量的变化率成正比。
当线圈在匀强磁场中匀速转动时，线圈磁通量也是按正弦（或余弦）规律变化的，若从中性面开始计时。
时，磁通量为零，此刻变化率最大（切线斜率最大），因此从中性面开始计时，感应电动势的瞬时表达式是正弦函数，如图所示分别是
电容器的电容越大，电流频率越大，容抗越小。
四、变压器
1、变压器的构造
原线圈、副线圈、铁心
2、变压器的工作原理
在原、副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象，互感现象是变压器工作的基础。
3、理想变压器
磁通量全部集中在铁心内，变压器没有能量损失，输入功率等于输出功率。
4、理想变压器电压跟匝数的关系：U1/U2= n1/n2
说明：对理想变压器各线圈上电压与匝数成正比的关系，不仅适用于原、副圈只有一个的情况，而且适用于多个副线圈的情况。
即有。
这是因为理想变压器的磁通量全部集中在铁心内。
因此穿过每匝线圈的磁通量的变化率是相同的，每匝线圈产生相同的电动势，因此每组线圈的电动势与匝数成正比。
在线圈内阻不计的情况下，每组线圈两端的电压即等于电动势，故每组电压都与匝数成正比。
5、理想变压器电流跟匝数的关系 I1/I2= n2/n1（适用于只有一个副线圈的变压器）
说明：原副线圈电流和匝数成反比的关系只适用于原副线圈各有一个的情况，一旦有多个副线圈时，反比关系即不适用了，可根据输入功率与输出功率相等的关系推导出：
U1I1= U2I2+ U3I3+U4I4+……再根据……可得出：
n1I1=n2I2+ n3I3+ n4I4+……
6、注意事项
五、电能的输送
1、输电线上损失的电功率P=I2R=（P输入2/U输入2）R
2、远距离输电示意图
I2＝I线＝I3
U2＝U线+U3
P2＝P线+P3
输电电压提高到原来的n倍输电线上损失的电功率降为原来的1/n2。