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
1--交变电流的产生、电感 电容对交变电流的作用
06届高三物理一轮授课提纲十三、交变电流(1)[课 题] 交变电流的产生、电感 电容对交变电流的作用[教学目标]1、了解正弦式交变电流产生的原理、产生过程2、理解描述正弦式交变电流的物理量3、了解电感 电容对交变电流的作用[重点难点] 正弦式交变电流产生过程、表征量[知识要点]1．交变电流的产生及其变化规律线圈在匀强磁场匀速转动（轴与磁场垂直），产生方向、大小都随时间周期性变化的交变电流．其大小随时间按正弦规律变化．2．表征交变电流的物理量(1)交流电的最大值：E m =NB ωS最大值E m （U m ，I m ）与线圈的形状、转动轴所在线圈平面内哪个位置无关，但转轴应与磁感线垂直（2）交变电流的有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的．即在同一时间内，跟某一交变电流能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该交流电的有效值．正弦交流电中的有效值与最大值之间的关系：E=22E m ，u=22U m ，I=22I m 各种交流电器设备上标示值及交流电表上的测量值都指有效值．（3）交变电流的周期和频率周期（T ）：交变电流完成一次周期性变化所需的间．在一个周期内，交变电流的方向变化两次．频率（f ）：交变电流在Is 内完成周期性变化的次角频率（ω）：ω=2πT=2πf ，我国使用的正弦交变电流的周期为 T=0.02 s ，频率 f=50 Hz ．3．电感在交变电路中的作用(1）对交变电流的阻碍作用产生的机理——自感电动势的存在．(2)感抗与交变电流频率成正比，与线圈自感系数成正比．4．电容在交变电流中的作用(1)对交变电流的阻碍作用产生的机理——电容器两极板积累电荷对自由电荷运动的阻碍．(2)容抗与交流电频率成反比，与电容器电容成反比．[理解要点]1．有效值和平均值的区别：交流电的有效值是按热效应定义的，对一个确定的交流电来说，其有效值是恒定的．而平均值是由公式E=n Δφ/Δt 确定的，它表现为交流图像中波形对横轴（t 轴）所围“面积”对时间的比值，其值大小是与所取时间间隔有关的．2．交变电流除与生产，生活联系紧密外，电磁综合题中，交变电流常用于带电粒子在交变电场（极间加交变电压）中运动及回旋加速器问题．3，电阻对交变电流的阻碍作用只与电阻本身有关．4．串联电路中，电流相同和并联电路中电压相同同样适于交流电．[解题指导][例1] 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0．5T ，边长L=10 cm 的正方形线圈abcd 共100匝，线圈电阻r=1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO ’匀速转动，角速度为ω=2πrad/s ，外电路电阻R=4Ω，求：（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°角时的瞬间感应电动势；(3)由图示位置转过60°角时的过程中产生的平均感应电动势；(4)交流电表的示数；(5)转动一周外力做的功；(6)在1/6周期内通过R 的电荷量为多少。
交变电流的产生及描述 电感和电容对交变电流的影响
交变电流的产生及描述 电感和电容对交变电流的影响 知识要点(一)交变电流的产生及规律1．产生如图8—8所示，将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中就会产生正弦式电流．2．变化规律电动势e=E m sinwt ，电压U=U m sinwt ，电流I=I m sinwt(中性面为计时零点)．3．描述交变电流的物理(1)交流电的最大值E m =NBSW ，最大值Em(U m ，I m )与线圈的形状，以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关，但转轴应与磁感线垂直；(2)有效值①如果让交流电和直流电分别通过同样的电阻，在同一时间内产生相同的热量，这个直流电的值就称为交流的有效值；②有效值与峰值的关系：只有在正(余)弦交流电的情况下，才存在如下关系：③通常说的额定电压、额定电流、交流电表的读数均是有效值，而考虑一些电器元件(如电容器、晶体管等)的击穿电压，均指交流电的最大值，但保险丝的熔断电流指有效值．正弦式交流电中，有效值不等于平均值，求解交流电热量问题时，必须用有效值计算．求交 流电量问题时，使用平均值求电量．(3)周期、频率、角速度①周期T ：交变电流完成一次周期性变化所需的时间；②频率f ：交变电流1 s 内完成周期性变化的次数；③角频率w ：每秒转过的角度；④关系：T=f1 w=T π2=2f π ⑤我国民用交变电流的周期T=0.02 s ，频率f=50 Hz ，角频率w=100π．【例1】如图8—9所示，为一交流电的电流随时间而变化的图像，此交流电电流的有效值为( )．A．52A B. 5 A C．3.52A D．3.5 A【例2】如图8—10所示，边长为L的正方形线框abcd的匝数为n，ad的中点和bc边的中点的连线oo/恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B，线圈与外电阻R构成闭合电路，整个线圈的电阻为r，现在让线框以00’连线为轴，以角速度w匀速转动，求：(1)闭合电路中电流瞬时值表达式； (2)线框从图示位置时转动过90O 的过程中电阻R的热量，通过R的电荷量和电阻R上的最大电压分别为多少?【例3】如图8—11所示的电路中，当a、b端加直流电庄时，L1灯发光，L2灯不亮，当加同样电压的交流电源时，L1发光但较暗，L2灯发光较亮，那么以下正确的是( )．A．A中接的是电感线圈，B中接的是电容器 B．A中接的是电容器，B中接的是电感线圈 c．A中是电阻，B中接的是电容器 D．若加的交流电频率增大，电压不变，则L1灯变得更暗。
3电感电容对交流电的影响
3电感电容对交流电的影响电感和电容是被称为电路元件的两种基本组成部分，它们在交流电路中起着至关重要的作用。
电感和电容对交流电的影响是互相影响的，它们在电路中起着不同的作用，但又相互协调，共同工作。
在交流电路中，电感和电容的作用是不可或缺的，它们决定了电路的性能和行为。
首先，我们来谈谈电感对交流电的影响。
电感是一种能够储存和释放磁场能量的元件。
当电压变化时，它会产生一个感应电动势，这样就形成了电感的作用。
在交流电路中，电感主要起到两个作用：阻碍电流的通过和储存电能。
电感的阻碍电流通过的作用被称为电感的感抗，通常用L表示。
当电流通过电感时，电感会产生一个与电流变化方向相反的感应电压，这阻碍了电流的通过。
电感的感抗与电流的频率成正比，即随着频率的增加，感抗也会增加。
这就是为什么在交流电路中，电感可以用来限制电流的变化，防止电流过大而损坏电路元件。
另一方面，电感还可以储存能量，这体现在电感的感应电能上。
当电流通过电感时，电感中会储存一定量的磁场能量，这是因为电流产生的磁场会使电感内部产生感应电动势，这个电动势使电流在电感内部产生了电场的能量。
当电压变化方向改变时，电感释放储存的能量，将其转化为电流。
这一过程是周期性的，所以电感在交流电路中可以被看作是能量的储存器。
另一方面，电容对交流电的影响也是非常重要的。
电容是一种可以储存和释放电荷的元件。
当电压变化时，电容会储存电荷，这形成了电容的作用。
在交流电路中，电容主要有两个作用：通过电流和储存电能。
电容通过电流的作用被称为电容的电抗，通常用C表示。
当电流通过电容时，电容会吸收电流，储存电荷。
当电压变化时，电容中的电荷会被释放，形成电流。
电容的电抗与电流的频率成反比，即随着频率的增加，电抗减小。
这就是为什么在交流电路中，电容可以流通高频电流，而对低频电流产生阻抗。
另一方面，电容还可以储存能量，这体现在电容的电场能上。
电容两极之间的电场会随着电荷的变化而变化，所以电容中储存了一定量的电场能。
《电感和电容对交变电流的影响》 讲义
《电感和电容对交变电流的影响》讲义一、引言在电学领域中，交变电流是一种常见且重要的电流形式。
而电感和电容这两个电学元件，对交变电流的特性有着显著的影响。
理解它们的作用，对于我们深入掌握电学知识以及在实际电路设计和应用中具有关键意义。
二、电感对交变电流的影响电感是一种能够储存磁场能量的元件。
当交变电流通过电感时，会产生一系列有趣的现象。
首先，电感对电流的变化有阻碍作用。
这是因为当电流发生变化时，电感内部的磁场也随之变化，从而产生一个感应电动势，这个感应电动势的方向总是阻碍电流的变化。
形象地说，电感就像是一个“惯性元件”，它不希望电流变化得太快。
电感的这种阻碍作用，我们用感抗来表示。
感抗的大小与交变电流的频率以及电感的自感系数有关。
频率越高，电感的感抗越大；自感系数越大，感抗也越大。
在实际应用中，电感常用于滤波电路。
例如，在电源电路中，通过串联一个适当大小的电感，可以过滤掉高频的噪声信号，使得输出的电流更加稳定。
另外，电感还可以用于储能和延迟电路。
在一些需要短时间内提供大电流的场合，电感可以先储存能量，然后在需要时释放出来。
三、电容对交变电流的影响电容则是一种能够储存电场能量的元件。
当交变电流通过电容时，也会表现出独特的特性。
电容对电流的阻碍作用称为容抗。
容抗的大小与交变电流的频率和电容的电容值有关。
频率越高，容抗越小；电容值越大，容抗越小。
这是因为当频率较高时，电容在单位时间内充电和放电的次数增加，电流更容易通过电容。
而电容值越大，能够储存的电荷量就越多，对电流的阻碍也就越小。
在电路中，电容常用于耦合、旁路和滤波等方面。
例如，在音频放大电路中，电容可以用来耦合不同级之间的信号，同时隔离直流成分。
四、电感和电容的综合作用在实际的电路中，常常会同时存在电感和电容。
它们的综合作用会使得电路的特性更加复杂和多样化。
当电感和电容串联时，会出现谐振现象。
在谐振频率处，电路的阻抗最小，电流达到最大值。
这种特性在无线电通信等领域有着广泛的应用。
高考物理总复习交变电流、交变电流的产生及描述电感和电容对交变电流的影响 电感对交变电流的阻碍作用练习
电感对交变电流的阻碍作用1．一电灯和一电感器串联，用交流电源供电，若提高交流电的频率，则( )A．电感器的感抗增加B．电感器的感抗减小C．电灯变暗D．电灯变亮2．把电感线圈接在交流电源上，增大通过线圈电流的方法是 ( )A．仅把线圈中的铁芯取出，从而减少自感系数，减小线圈的感抗B．仅增加交流电源的频率，这样也可以减小线圈的感抗C．仅减小交流电源的频率，不改变电源电压的有效值，可以增大线圈中的电流D．不改变电源电压的有效值，仅改变交流电源的频率，不能改变通过线圈中的电流3．关于电感对交变电流的影响，下列说法中正确的是( )A．电感不能通直流电流，只能通交变电流B．电感对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同C．同一个电感线圈对频率低的交变电流阻碍作用较小D．同一个电感线圈对频率高的交变电流阻碍作用较小4．．在电工和电子技术中使用的扼流圈有两种：低频扼流圈和高频扼流圈。
它们的区别在于（）A．低频扼流圈的自感系数较大B．高频扼流圈的自感系数较大C．低频扼流圈的能有效地阻碍低频交变电流，但不能阻碍高频交变电流D．高频扼流圈的能有效地阻碍高频交变电流，但不能阻碍低频交变电流5．将电阻R接到有效值为U、频率为f的交流电源上，电阻R消耗的功率为P，若将电阻R与一电阻可忽略不计的电感线圈串联后再接到该电源上，电路中消耗的功率如何变化？6．关于电感对交变电流的影响，下列说法中正确的是( )A．电感不能通直流电流，只能通交变电流B．电感对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同C．同一个电感线圈对频率低的交变电流阻碍作用较小D．同一个电感线圈对频率高的交变电流阻碍作用较小7．有一电阻极小的导线绕制成的线圈接在交流电源上，如果电源电压的峰值保持不变，下列情况下通过线圈的电流最小的是( )A．所加电压的频率为50HzB．所加电压的频率为100HzC．所加电压的频率为50Hz，减小线圈的匝数D．所加电压的频率为100Hz，在线圈中插入铁芯8．把电感线圈接在交流电源上，增大通过线圈电流的方法是( )A．仅把线圈中的铁芯取出，从而减少自感系数，减小线圈的感抗B．仅增加交流电源的频率，这样也可以减小线圈的感抗C．仅减小交流电源的频率，不改变电源电压的有效值，可以增大线圈中的电流D．不改变电源电压的有效值，仅改变交流电源的频率，不能改变通过线圈中的电流9．日光灯主要由灯管、镇流器、组成。
电感和电容对交变电流的影响 课件
作用
通直流
、阻交流
通低频、通直 流，阻 高频
2．电容器对交变电流的作用
(1)交变电流能够通过电容器：
当电容器接到交流电源的两端时，由于瞬时电压在不
停地变化，当电压升高时，电容器 充电 ，形成充电 电流；
当电压降低时，电容器 电容器中形成了交替地
放，电形成 放电电流。因此在 充和电 放的电过程，电路中就
4．扼流圈 (1)低频扼流圈： ①特点：自感系数大，产生的感抗也很大。 ②作用：通直流，阻交流。 (2)高频扼流圈： ①特点：自感系数小，对低频交流的阻碍作用小。 ②作用：通直流、通低频，阻高频。
1．交变电流“通过”电容器 电容器是由两块彼此绝缘的导体构成的，因此直流电 不能通过电容器。但交变电流却能通过电容器，电容器接 到交流电源上时，自由电荷实际上并没有通过电容器的电 介质，只不过在交变电压的作用下，当电源电压升高时， 电容器充电，电荷在电容器的极板上集聚，形成充电电流； 当电源电压降低时，电容器放电，电荷从电容器的极板上 放出，形成放电电流。电容器交替进行充电和放电，电路 中就有了电流，表现为交变电流“通过”了电容器。
2．感抗的两个决定因素 决定感抗大小的因素有两个：一是交变电流的频率，二 是线圈的自感系数 L。L 决定于线圈本身的性质，即线圈匝 数、横截面积、有无铁芯等因素。
3．电感线圈在电路中的作用 电感线圈对恒定直流 (ΔΔIt ＝0)的阻碍作用只决定于线圈的 电阻，但在交流电路中，即使线圈的电阻可以忽略，线圈仍然 对交流有阻碍作用，因此电感线圈可以概括为“通直流，阻交 流”，同时对频率越高的交变电流感抗越大，即“通低频，阻 高频”。
2．电容器对交变电流的阻碍作用 (1)产生原因：电源电压推动自由电荷定向运动，电容 器两极板上积累的电荷反抗自由电荷的定向运动，从而产 生了电容器对交变电流的阻碍作用。 (2)容抗：电容器对交流阻碍作用的大小用容抗表示。 容抗的大小与电容器的电容和交变电流的频率有关。
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．
电感和电容对交变电流的影响 课件
(3)电容通交隔直的原因分析：
电容器通过充电和放电电路中就有了电流， 表现为交流通过了电路。
三、电容器对交变电流的阻碍作用
1、实验 ： 在前面实验中除去电容
2、实验现象： 灯变得更亮
3、实验结论： 电容器对交流电路存在阻碍作用，且电容
越大、频率越高，阻碍作用越小。
电感对交变电流的阻碍作用
通直流 ，阻交流 低频扼流圈（L大） 通低频， 阻高频 高频扼流圈（L小）
电容对交变电流的阻碍作用
通交流 ，隔直流 隔直电容器 通高频 ，阻低频 高频旁路电容器(C小)
例1、如图所示，从ab端输入的
交流含有高频和低频成分，为
了使R上尽可能少地含有高频成 a L
分，采用图示电路，其L的作用 b
R C
是_阻_高__频_，C的作用是_通_高__频_。
解析：因L有“通低频、阻高频”的特点，因
此L的作用是阻挡高频成分；而通过L后还有少
量的高频成分，利用C“通高频、阻低频”的特
点,使绝大部分高频成分从C流过。
~
L R1
R2
大电容
~
L C
R
2
例2、如图所示，线圈的自感系数L和电容器的 电容C都很小(如L＝100μH，C＝100pF)。此电 路的主要作用是( D )
电感和电容对 交变电流的影响
一、电感对交变电流的阻碍作用
1、电感对直流电没有阻碍作用，对交流电有阻 碍作用。 通直流、阻交流
2、感抗XL (1)反映电感对交变电流阻碍作用的大小。
(2)影响感抗大小的因素
线圈的自感系数L 交变电流的频率f
线圈的自感系数越大、交流频率越高,电感对
电感和电容对交变电流的影响教学课件
电感对交变电流的影响
现在我们来深入了解电感对交变电流的影响。
1
电感的原理和作用
电感通过电磁感应的原理来储存和释放电能，它在电路中起到了重要的作用。
2
电感对交变电流的阻抗
电感会引起电流的滞后，产生一定的阻抗，限制交变电流的流动。
3
电感对交变电流的相位差
由于电感的存在，交变电流的电压和电流波形之间会发生相位差，我们将深入研究这 种现象。
电感和电容对交变电流的影响 教学课件
欢迎来到本教学课件，我们将探讨电感和电容对交变电流的影响，帮助您更 好地理解这些概念。
电感和电容的基本概念
在我们探讨电感和电容对交变电流的影响之前，让一种储存电能的元件，它的存在会影响交变电流的行为。
2 电容
电容是一种储存电荷的元件，它与电感一样对交变电流有重要的影响。
电容对交变电流的影响
现在我们来研究电容对交变电流的影响。
电容的原理和作用
电容是一种具有电容量的元 件，它可以储存和释放电荷， 对交变电流有重要作用。
电容对交变电流的 阻抗
电容对交变电流具有低阻抗， 允许电流快速通过。
电容对交变电流的 相位差
交变电流的电压和电流波形 之间会发生相位差，电容是 其中一个重要的原因。
总结
通过本教学课件，您已经了解了电感和电容对交变电流的影响。它们在电路 中起到了重要的作用，理解它们的行为将有助于您更好地应用它们。
实际应用
电感和电容的影响在实际应用中是不可忽视的。以下是一些常见的应用领域：
电力传输
电感和电容在电力传输中起着重要的作用， 减少能量损耗和提高效率。
通信技术
电感和电容在无线通信和信号处理中扮演着 重要的角色。
电子设备
电感和电容对交变电流的影响
电感和电容对交变电流的影响1. 介绍电感和电容是电路元件中常见的两种被动元件，它们在交变电流电路中起着重要的作用。
本文将详细介绍电感和电容对交变电流的影响。
2. 电感对交变电流的影响2.1 电感的作用原理电感是由导体形成的线圈，当通过线圈的电流发生变化时，根据自感现象，会在电感两端产生电动势。
在直流电路中，电感表现为阻碍电流的通过，而在交流电路中，电感的作用更为复杂。
2.2 电感对交变电流的阻抗在交流电路中，电感对电流的阻抗取决于频率和电感的大小。
电感对低频电流的阻抗较小，而对高频电流的阻抗较大。
电感的阻抗正比于频率，并且与电感本身的感抗成正比。
2.3 电感在交流电路中的应用电感在交流电路中有多种应用。
例如，电感可以作为滤波器组件，用于去除电路中的高频噪声信号。
此外，电感还可用于调节电路中的电流和电压，用于阻止瞬时电流突变和电压波动。
3. 电容对交变电流的影响3.1 电容的作用原理电容由两个导体板之间的绝缘介质组成。
当通过电容时，电荷在导体板之间的介质中积累，在一定电压下，电容可以存储电能。
在直流电路中，电容的作用是补偿电路中缺失的电荷；而在交流电路中，电容的作用更为复杂。
3.2 电容对交变电流的阻抗电容对交变电流的阻抗取决于频率和电容的大小。
对于低频电流，电容的阻抗较大，几乎相当于一个开路。
而对于高频电流，电容的阻抗较小，几乎相当于一个短路。
电容的阻抗与频率成反比，并且与电容本身的电容抗成反比。
3.3 电容在交流电路中的应用电容在交流电路中有多种应用。
例如，电容可以用作耦合器，将一个信号从一个电路传送到另一个电路。
此外，电容还可以用作滤波器组件，通过选择不同的电容值，可以允许特定频率的信号通过，并阻止其他频率的信号。
4. 电感和电容的综合应用电感和电容在交变电流电路中经常被综合应用。
它们可以一起用于构建谐振电路，实现对特定频率的信号放大或滤波。
此外，电感和电容还可以用于阻抗匹配，以提高电路的效率和性能。
高考物理总复习 交变电流、交变电流的产生及描述电感和电容对交变电流的影响 交变电流的变化规律练习
交变电流的变化规律 (2)1．线圈在匀强磁场中匀速转动而产生交变电流，则( )A．当线圈位于中性面时，感应电动势为零B．当线圈位于中性面时，感应电流方向将改变C．当穿过线圈的磁通量为零时，线圈中的感应电流也为零D．当线圈转过一周时，感应电动势方向改变一次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，交变电流的电动势表达式为( ) A．e＝2E m sin2ωt B．e＝4E m sin2ωtC．e＝E m cos2ωt D．e＝4E m cos2ωt3．一只标有“220Ｖ100Ｗ”的灯泡接在ｕ=311ｓｉｎ314ｔ（Ｖ）的正弦交流电源上，则( )Ａ．该灯泡能正常发光Ｂ．与灯泡串联的电流表读数为0．64ＡＣ．与灯泡并联的电压表读数为311ＶＤ．通过灯泡的电流ｉ=0.64ｓｉｎ314ｔ（Ａ）4．正弦式电流在一个周期内出现次峰值；我国电网的交变电流在一秒内共出现次峰值，电流方向发生次改变。
5．交变电流是（）A．矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时产生的电流B．按正弦规律变化的电流C．按余弦规律变化的电流D．大小、方向随时间做周期性变化的电流6．交流发电机的转子由B∥S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.7．矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法中正确的是（）A．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大B．穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大C．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零D．穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零8．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是（）A.线圈每经过中性面一次，感应电流方向改变一次，感应电动势方向不变B.线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势方向都要改变一次C.线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次D.线圈转动一周，感应电流和感应电动势方向都只改变一次9．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法中正确的是（）A．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大B．穿过线圈的磁通量为零，线圈中的感应电动势最大C．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势为零D．穿过线圈的磁通量为零，线圈中的感应电动势等于零10．线圈在磁场中匀速转动产生的交流电动势e=10sin20πt（V），则下列说法正确的是（）A．t=0是，线圈平面位于中性面B．t=0时，穿过线圈的磁通量最大C．t=0时，线圈的边切割磁感线的有效速度最大D．t=0.4s时，线圈产生的电动势达到峰值10V参考答案：1．答案： AB解析：2．答案： D解析：产生电动势的最大值E m＝NBSωω＝2nπ；n为转速当N′＝2N，n′＝2n时，ω′＝2ω，E m′＝4E m，所以交变电流的电动势的表达式为e＝4E m cos2ωt.D项正确．3．答案： D解析：交变电流规律4．答案： 2 100 1005．答案： D6．答案： 17.37．答案： C8．答案： B解析：考点:交流发电机及其产生正弦式电流的原理．专题:交流电专题．分析:感应电动势方向即为感应电流方向．当线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流时，线圈平面每经过中性面一次，感应电流与感应电动势方向均改变一次，转动一周，感应电流方向改变两次解答:解：A、当线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流时，线圈平面每经过中性面一次，感应电流与感应电动势方向均改变一次，故A错误，B正确；C．转动一周，两次经过中性面，故感应电流方向改变两次．故CD错误；故选：B点评:本题考查中性面特点：线圈平面每经过中性面一次，感应电流与感应电动势方向均改变一次，转动一周，感应电流方向改变两次．9．答案： C解析：考点:交流发电机及其产生正弦式电流的原理．专题:交流电专题．分析: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，线圈中产生正弦式电流．在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零．线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次．解答:解：在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大；由于没有边切割磁感线，故线圈中的感应电动势为零；故选：C．点评:本题考查正弦式电流产生原理的理解能力，抓住两个特殊位置的特点：线圈与磁场垂直时，磁通量最大，感应电动势为零；线圈与磁场平行时，磁通量为零，感应电动势最大．10．答案： AB解析：考点:正弦式电流的图象和三角函数表达式.专题:交流电专题.分析:首先明确交流电的描述，根据交流电的表达式，可知其最大值，以及线圈转动的角速度等物理量，然后进一步求出其它物理量，如有效值、周期、频率等.解答:解：ABC、t=0时，瞬时电动势为e=10sin20πt（V）=0，则线圈平面位于中性面，此时通过线圈的磁通量最大，导线切割磁感线的有效速率最小为零，故AB正确，C错误. D．当t=0.4s时，瞬时电动势为e=10sin（20π×0.4）=0（V），故D错误.故选：AB.点评:对于交流电的产生和描述要正确理解，要会推导交流电的表达式，明确交流电表达式中各个物理量的含义.。
高中物理人教选修课件电感和电容对交变电流的影响
汇报人：XX 20XX-01-16
目录
• 引言 • 电感对交变电流的影响 • 电容对交变电流的影响 • 电感和电容在电路中的应用 • 实验：电感和电容对交变电流的影响 • 总结与展望
01
引言
目的和背景
掌握电感和电容对交变电流的影响
通过学习电感和电容在交变电流中的特性，理解它们在电路中的作用，并能够 分析其对交变电流的影响。
容抗与频率、电容的关系
当频率f升高时，容抗Xc减小；当频率f降低时，容抗Xc增大；当电容C增大时，容抗Xc减 小；当电容C减小时，容抗Xc增大。
电容器的串联和并联
01
电容器的串联
02
电容器的并联
几个电容器头尾相连串接在电路中的 连接方式叫做电容器的串联。串联电 容器的等效电容的倒数等于各个电容 器的倒数之和，即 1/C=1/C1+1/C2+…+1/Cn。
电容在交变电流中的容抗及其计算； 电容在电路中的作用和应用。
教学目标
教学内容与目标
理解电感和电容的基本概念和 工作原理；
掌握电感和电容在交变电流中 的特性及其计算方法；
能够分析电感和电容在电路中 的作用，并解决实际问题。
02
电感对交变电流的影响
电感的基本概念
01
电感定义
电感是指导体在磁场中运动时，所产生的感应电动势与导体中电流变化
振荡频率
振荡电路的频率由电感和 电容的值决定，公式为 f=1/(2π√LC)。
能量转换
在振荡过程中，电能和磁 能不断相互转换，形成持 续的振荡。
滤波电路
电容滤波
复合滤波
利用电容的充放电特性，将交流信号 中的高频成分滤除，保留低频成分。
电感与电容对交流电的影响
电感与电容对交流电的影响电感和电容是两种常见的电器元件，它们对交流电的影响具有重要意义。
本文将从电感和电容的原理出发，分析它们对交流电的影响，并探讨电感和电容在电路中的应用。
首先，我们来了解一下电感的原理。
电感是由导体线圈构成的元件，当通过导体线圈的电流发生变化时，会在导体线圈周围产生磁场。
这个磁场会导致电感具有抗变化电流的性质，即在电流变化时，磁场会产生电动势，抵抗电流的变化。
电感的大小与导体线圈的匝数、导线的长度和截面积等因素有关。
电感对交流电的影响主要表现在以下两个方面。
首先，电感会导致电流和电压之间存在相位差。
当电流通过电感时，会产生一个延迟于电压的相位差。
这是由于电感对变化的电流有抑制的作用，导致电流反应的速度比电压慢，从而引起相位差。
其次，电感对交流电的影响主要表现在对电流的限制作用。
电感会阻碍电流的变化，从而限制了交流电的流动速度。
当电流的频率变化很大时，电感对电流的影响比较显著。
接下来，我们来讨论一下电容对交流电的影响。
电容是由两个导体板之间的绝缘介质构成的元件。
当两个导体板之间施加电压时，会在绝缘介质中形成电场。
电容的大小与导体板的面积、导体板之间的距离和绝缘介质的介电常数有关。
电容对交流电的影响主要体现在以下两个方面。
首先，电容会导致电流和电压之间存在相位差。
当电压在电容上发生变化时，由于电荷不能立即流动，导致电容上的电流滞后于电压，产生一个电流的相位差。
其次，电容对交流电的影响还表现在对电压的限制作用。
在交流电的电压变化过程中，电容可以充电和放电。
在电压上升时，电容会储存电荷，从而导致电容电压上升速度较慢。
在电压下降时，电容会释放电荷，导致电容电压下降速度较慢。
因此，电容对电压的变化具有一定的限制作用。
电感和电容在电路中有着广泛的应用。
电感主要用于滤波电路中，通过电感的阻抗特性，将交流电路中的一些频率成分滤除，达到去除噪声、稳定电压等目的。
电感还可以用于变压器中，通过变换电感的匝数，实现电压的升高或降低。
10.1交变电流的产生、电感电容对交变电流的作用
第十章 交变电流10.1 交变电流【考点聚焦】交流发电机及其产生正弦交变电流的原理 Ⅱ级要求 正弦交流电的图像和三角函数表达式，最大值，有效值，周期与频率。
Ⅱ级要求【知识扫描】1、（1）当线圈位于中性面时，磁通量φ__________ ；磁通量的变化率t∆∆φ____，即感应电动势e =_______。
当线圈平面平行于磁场方向时，磁通量φ=_________；磁通量的变化率t∆∆φ最大，最大值E m =_________。
（2）交流电的瞬时表达式与计时起点有关；若从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为 ，若从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为_______________。
（3）有效值是依据电流的热效应，反映电流产生的平均效果。
对正弦交变电流有效值和峰值满足：_______。
用电器铭牌上标的额定电压、额定电流、交流电表的读数以及涉及热量和热功率的都用有效值。
2、电感和电容对交变电流的阻碍作用可概括为：电感是_______ ____，电容是_______ _______。
【好题精析】例1 矩形线圈abcd 的边长ab=cd =40cm,bc =da =30cm,共有200匝，以300r/min 的转速在磁感强度为0.2T 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴OO ′匀速转动,在t =0时刻处于图所示位置.此线圈产生的感应电动势最大值E m = Ｖ，有效值为E ＝____Ｖ，再转过 °出现第一次中性面。
例2内阻不计的交流发电机产生电动势E=10sin50πt (V)，接有负载电阻R=10Ω,现把发电机的转速提高一倍，则A. 负载两端电压的有效值将变为28.2VB. 交流电的频率将变为100HzC. 负载消耗的功率将变为20wD. 负载消耗的功率将变为40w例3 一个在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动的线框，当线框转至中性面时开始计时。
t 1=1/60s ，线框中感应电动势为50V ，当t 2=1/30s 时，线框中感应电动势为503V ，求：（1）感应电动势的最大值； （2）线框转动的角速度的大小；（3）线框中感应电动势的瞬时表达式。
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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
要求 说明
Ⅰ
Ⅰ Ⅰ Ⅰ
1.本章在近年高考新课标地区中所占比例约6%，考查的
内容主要有(1)正弦式电流的四值问题，即峰值、有效值、 瞬时值和平均值.而正弦式电流的瞬时值的表达式又为图 象问题考查的基础.(2)理想变压器的输入、输出关系.主要 从输入电压和输出电压的关系，输入功率和输出功率的 关系进行考查.
点评：把握交变电流规律的三个要素(以交 变电动势为例)．Em——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，Em与线圈形状无关，与转 轴位置无关，其表达式为Em=NBSw.w——交变电 流圆频率：实际上就是交流发电机转子的转动角 速度．它反映了交变电流变化的快慢程度，与交 2p 变电流的周期T和频率f间的关系为w= T =2pf.0— —交变电流初相：它由初始时线圈在磁场中的相 对位置决定，实际上就是计时起点线圈平面与中 性面间的夹角．
点评：交变电流的最大值是指交变电流在一 个周期内所能达到的最大值，它可以用来表示交 变电流的强弱或电压的高低．交变电流的有效值 是根据电流的热效应来定义的，让交变电流和恒 定电流通过相同阻值的电阻，如果在相同的时间 内产生的热量相等，我们就把这一恒定电流的数 值叫做这一交变电流的有效值．
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 试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？ U 0 =60 2V， 为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？
(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.
(1)感应电动势的最大值，
Em=nBωS=100×0.5×0.12×2πV=3.14V
(2)转过60°时的瞬时感应电动势：
本章内容实际上是电磁感应现象研究的继续及其规律的具 体应用.如交变电流的产生、变压器的原理，都和法拉第 电磁感应定律及楞次定律有密切关系.因此在复习本章时， 既要注意本章知识所具有的新特点(如周期性、最大值和 有效值等)，还要注意本章知识与电磁感应定律的联系.另 外，由于电力技术、电子技术是社会生产的重要支柱，所 以本章知识与生产、生活联系紧密，复习时一定要注意理 论与实际的结合.
一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动， 穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图10-1-4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=0.01s时刻，Φ的变化率达最大
C.t=0.02s时刻，交流电动势达到最大 D.该线圈产生的交流电频率为50Hz
图10-1-4 答案：B
I =5 5A I 5 2A
I 10A
D.若此交变电流通过阻值为10Ω的电阻，则用电压表测
25 10V
对于正弦交流电可直接应用最大值为有效值的
倍这一规律，将此交变电流分为前后两部分正弦交流
电，可直接得到这两部分正弦交流电的有效值，分别 为： 和 再利用有效值的定义求解.
2
5 I1 = 2A 2
易错题：一台小型发电机产生的电动势随 时 间 变 化 的 正 弦 规 律 图 象 如 图 10-1-9 甲 所 示．已知发电机线圈内阻为5.0Ω，外接一只电 阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则( )
A．电压表的示数为220V B．电路中的电流方向每秒钟改变50次 C．灯泡实际消耗的功率为484W D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2J 错解：电压表的示数为220V，选A. 错解分析：由于忽略了发电机线圈作为电源 是具有内阻的，从而导致错解．
当
求得一个周期内能发光的时间： 求得一小时内霓虹灯发光的时间为：
U U 0 60 2V
时，由上式得t1= (1/ 600) s ，再由对称性
再由比例关系
3600 1 很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间 t= s=2400s
1 t T - 4t1 = s， 75
1 75 只有(1/300)s(如图t2时刻到t3时刻)，由于人的眼睛具有视觉 50 暂留现象，暂留时间约(1/16)s，故无法感到明暗变化
3.非正弦式交变电流的有效值 通过某电阻的周期性交变电流的图象如图10-1-6.求该交 流电的有效值I.
图10-1-6
该交流周期为T=0.3s，前t1=0.2s 为恒定电流I1=3A，后t2=0.1s为恒定电 流I2=-6A，因此这一个周期内电流做 的功可以求出来，根据有效值的定义， 设有效值为I，根据定义有： I2RT=I12Rt1+I22Rt 代入数据得 I =3 2A
第十章
交变电流 传感器
1 交变电流的产生及描述 电感和电容对交流的影响
1.正弦式交变电流的产生与图象
如图10-1-3所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀 速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速 后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于 这两个正弦交流电的说法错误的是( )
A．在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零
点评：若某一交流电与另一直流电在相同 时间内通过同一电阻产生相等的热量，则这一 直流电的电压、电流的数值分别是该交流电的 电压、电流的有效值．
图10-1-7为一交变电流的i-t图线，下列说法正确的是(
)
图10-1-7
A.交变电流的频率f=50Hz，最大值
B.交变电流的有效值 C.交变电流的平均值为 得这个电阻两端的电压为
e=Emcos60°=3.14×0.5V=1.57V
(3)转过60°角过程中产生的平均感应电动势：
E n / t 2.6V
(4)电压表示数为外电路电压的有效值： E 3.14 4 U R= V=1.78V Rr 2 5 (5)转动一周所做的功等于电流产生的热量
Em 2 1 W Q( ) T 0.99J 2 R r
B．线圈先后两次转速之比为3∶2
20 C．交流电a的瞬时值为u=10sin5ptV
D．交流电b的最大值为
3
V
图10- 3 1-
由图可知，t=0时刻线圈均在中性面，穿过 线圈的磁通量最大，A错误；由图象可知 TA∶TB=2∶3，故nA∶nB=3∶2，B正确；由图象可
知 ， C 正 确 ； 交 流 电 最 大 值 Um=NBSw ， 故
Uma∶Umb=3∶2，故Umb= 2 Uma= 20 V，D正确．
3
3
点评：大小和方向都随时间做周期性的变 化，这种电流叫做交变电流．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 中产生的交变电流是随时间按正弦规律变化的， 即正弦交流电．若线圈从中性面开始计时，则t 时刻的感应电动势瞬时值表达式为e=Emsinwt， 感应电流瞬时值表达式为i=Imsinwt，电路中用 电器两端的电压瞬时值表达式为u=Umsinwt.
2.考查的主要题型是选择题.选择题的侧重点是基本概念 的理解、规律的使用以及概念间的区别与联系.考查难度 小，容易得分.考查热点是交变电流的表达式和图象以及 理想变压器的应用.对于远距离输电也要有足够的重视. 3.传感器的应用与生产和生活紧密联系.要注意联系生活 实际分析处理问题,此属新增加的内容，要引起足够重视.
工作原理：互感现象 构造：原副线圈、铁芯 功率关系:P1=P2 u1 n1 遵循规律 电压关系：
u2
电流关系：I1/I2=n2/n1
功率损失：P损=I2R 远程输电 电压损失：U损=IR 高压输电
n2
原理：非电学量电学量 光敏电阻 半导体 热敏电阻—金属热电阻 其他 元器件 传 霍尔元件 执行机构 感 应用模式：传感器 放大转换电路 显示器 器 计算机系统 力传感器的应用——电子秤 声传感器的应用——话筒 电熨斗 应用实例 温度传感器的应用 电饭锅 测温仪 火灾报警器 光传感器的应用 光电鼠标