高三物理高考第一轮复习课件：交变电流交变电流的产生及描述

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高三物理(人教版)一轮复习课件：11.1 交变电流的产生和描述

A．电阻 R2 上的热功率为57 W
B．t＝0.02 s 时滑动变阻器两端的电压瞬时值为零
C．线圈转动产生的 e 随时间 t 变化的规律是 e＝10 2cos
100πt(V)
D．从线圈开始转动到 t＝6100 s 的过程中，通过 R1 的电荷量为
2 200 π
C
[解析] 由电路的串、并联关系可得 R 外＝74R0＝10 Ω，电压表测的是电源的路端电压，由欧姆定律得 I＝RU外＝1100 VΩ＝1 A，所
(3)交变电流的峰值总是有效值的 2倍．( × ) (4) 只有正弦或余弦式交变电流的峰值才是有效值的 2 倍．( √ ) (5)交变电流的平均值可用于计算电荷量．( √ ) (6)交变电流的平均值不能用于计算功率．( √ ) (7)发电机产生的交变电动势的峰值由磁感应强度、线圈匝数、线圈面积和转速共同决定．( √ )
[答案] AC
[题组训练] 1．[交变电流的产生]如图所示，面积均为 S 的单匝线圈绕
其对称轴或中心轴在匀强磁场 B 中以角速度 ω 匀速转动，能产生正弦交变电动势 e＝BSωsin ωt 的图是( )
解析：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为 e＝BSωsin ωt，由这一原理可判断，A 图正确．
(5)线圈平面经过中性面前后的感应电流方向相反．( √ ) (6)线圈经过中性面时产生的感应电动势最大．( × ) (7)在一个周期内，正弦交流电的方向改变两次．( √ )
例1 (多选)如图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，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，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是( )

高考物理一轮复习课件：第1讲+交变电流的产生和描述

C
注意： 1、与线框形状无关 2、与转轴无关只要满足“两匀一直”和磁通量随时间是正弦（余弦）变化关系即可。
交变电流的产生和描述
3、正弦交变电流的产生和变化规律（扩展）
B=B0sinωt
x=Lsinωt
v=v0sinωt
交变电流的产生和描述
4、交变电流“四值”的应用
瞬时值：计算线圈某时刻的受力情况
交变电流的产生和描述
1、交变电流有效值
i/A 5
交流电的有效值是根据电流的热效应规定的
遵循“三同原则”：同一个周期，同一个电阻，相同的热量
0
t
-3
u U
m0
t
E
Em 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0.707Em
I
Im 2
0.707Im
U
Um 2
0.707U m
直流（DC）电源有正负极，交流（AC)电源没有正负极
例1：如图所示的交变电流由正弦式交变电流的一半和反向脉冲电流组合而成，则这种交变电流的有效值为（ C ）
⑤ 线圈中的感应电动势多大？
e
2BL1
L2 2
sin t
BS
sin t
t=0
A(
B) θ
v⊥
中性面
B
D(C)
交变电流的产生和描述
2、正弦交变电流的产生和变化规律
最大值（峰值）
Em nBS nm
Im
Em Rr
Um ImR
Φ＝Φmcos ωt
e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt
e NBS sin t e E m sin t
例1：矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，下列结论正确的是（ C ）

2023版高考物理一轮总复习专题11交变电流第1讲交变电流的产生和描述课件

(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．
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，规定
开始方向为正值)
物理量
函数表达式
图像
磁通量
Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt
电动势
e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt
物理量电压电流
函数表达式 u＝Umsin ωt＝RR＋Emrsin ωt i＝Imsin ωt＝RE＋mrsin ωt
一交流电的图像，它们的周期 T 和最大值 Um 相同，则实线所对应的交
流电的有效值 U 满足
()
A．U＝U2m
B．U＝
2Um 2
C．U>
2Um 2
D．U<
2Um 2
【答案】D 【解析】因虚线是正弦交流电的图像，则该交流电的有效值为 U 有效值＝U2m＝ 22Um，由图可知，在任意时刻，实线所代表的交流电的瞬时值都不大于虚线表示的正弦交流电的瞬时值，则实线所代表的交流电的有效值小于虚线表示的正弦交流电的有效值，则 U< 22Um，故 D 正确．
2．有效值的计算方法 (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．
例 1 (2020 年海南卷)图甲、乙分别表示两种电流的波形，其中图乙
所示电流按正弦规律变化，分别用 I1 和 I2 表示甲和乙两种电流的有效
甲
乙
丙
丁
2．正弦式交变电流 (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．

高考物理一轮复习11第1讲交变电流的产生和描述课件

2.正弦交流电的产生及图象： (1)产生。 ①产生：如图所示，在匀强磁场里，线圈绕_垂__直__于__磁__场__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
与磁场方向_垂__直__的平面与磁场方向_平__行__的平面
(2)图象。用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，则其图象为_正__弦__式__曲线，如图所示。
(3)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。
( ×)
(4)交变电流的峰值总是有效值的 2 倍。 (5)可以用平均值计算交变电流产生的热量。
(×) (×)
(6)交流电路中电压表、电流表的示数都是有效值。 ( √ )
(7)正弦交变电流 1 周期与 1 周期内电流的有效值一定不同。 ( × )
4
2
休息时间到啦
【情境辨析】如图是演示用的手摇发电机模型，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。
【情境辨析】(1)矩形线圈在 Nhomakorabea强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。 ( × )
(2)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动经过中性面时，线
圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。 ( √ )
复习课件
高考物理一轮复习11第1讲交变电流的产生和描述课件
2021/4/17
高考物理一轮复习11第1讲交变电流的产生和描述课件
1
第1讲交变电流的产生和描述
【知识建构】一、交变电流、交变电流的图象 1.交变电流：_大__小__和_方__向__都随时间做周期性变化的电流。最常见的交变电流是_正__弦__式__交变电流。
(3)变化规律(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=_E_m·__s_i_n_ω__t_。

2024高考物理一轮复习--交变电流的产生和描述

交变电流一、交变电流的产生规律1．正弦式交变电流的产生(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 ①B ，Φ最大，ΔΦΔt ＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变。

①线圈平面与中性面垂直时，S ①B ，Φ＝0，ΔΦΔt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变。

(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E m ＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关。

2．产生正弦交流电的四种其他方式 (1)线圈不动，匀强磁场匀速转动。

(2)导体棒在匀强磁场中做简谐运动。

(3)线圈不动，磁场按正弦规律变化。

(4)在匀强磁场中导体棒的长度与时间成正弦规律变化。

3．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)4．书写交变电流瞬时值表达式的步骤(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式E m ＝nωBS 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线圈从中性面位置开始计时，则i －t 图像为正弦函数图像，函数表达式为i ＝I m sin ωt 。

①线圈从垂直于中性面的位置开始计时，则i －t 图像为余弦函数图像，函数表达式为i ＝I m cos ωt 。

二、交变电流有效值的求解方法1．有效值的规定交变电流、恒定电流I 直分别通过同一电阻R ，在交流电的一个周期内产生的焦耳热分别为Q 交、Q 直，若Q 交＝Q 直，则交变电流的有效值I ＝I 直(直流有效值也可以这样算)． 2．有效值的理解(1)交流电流表、交流电压表的示数是指有效值；(2)用电器铭牌上标的值(如额定电压、额定功率等)指的均是有效值； (3)计算热量、电功率及保险丝的熔断电流指的是有效值； (4)没有特别加以说明的，是指有效值；(5)“交流的最大值是有效值的2倍”仅适用于正(余)弦式交变电流． 3．有效值的计算(1)计算有效值时要根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间(周期整数倍)”内“相同电阻”上产生“相同热量”，列式求解．(2)分段计算电热求和得出一个周期内产生的总热量． (3)利用两个公式Q ＝I 2Rt和Q ＝U 2Rt 可分别求得电流有效值和电压有效值．(4)若图象部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的14周期(必须是从零至最大值或从最大值至零)和12周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I ＝I m 2、U ＝U m2求解．4．几种典型交变电流的有效值三、交变电流“四值”的理解和计算交变电流“四值”的比较四、针对练习1、如图所示，一矩形线圈的面积为S ，匝数为N ，电阻为r ，处于磁感应强度大小为B 的水平匀强磁场中，绕垂直磁场的水平轴OO ′以角速度ω匀速运动。

高三物理一轮复习 13.1 交变电流的产生和描述精品课件

1．利用 I＝ Im2，U＝U2m，E＝Em2计算，此法只适用于求正弦(或余弦)式交变电流的有效值．
2．利用有效值的定义计算
即有效值等于一直流电在相同时间内通过同一电阻产生相等的热量．此法只适用于求矩形脉冲电流或不连续正弦交变电流以及它们的组合电流的有效值．
具体方法为：取一个周期T的时间，计算出直流和交流分别通过相同的电阻产生的热量，列方程求解．
速
想变
无线电波的发射和接收 Ⅰ 压器
电视．雷达
本章知识是电磁感应的应用和延伸，高考对本章知识的考查主要体现在“三突出”：一是突出考查交变电流的产生过程；二是突出考查交变电流的图象和交变电流的四值；三是突出考查变压器，一般试题难度不大，且多以选择题的形式出现．对于电磁场和电磁波只作一般的了解．
Q＝I2RT4，其中
I＝
Im ＝ 22
n2B(LR2＋ωr)，T＝2ωπ，即
Q＝I2RT4＝n126π(BR2＋L4ωr)2R.
(3)在转过 90°的过程中感应电动势的平均值为 E ＝nΔΔtΦ＝21nπBL2＝nBπL2ω，
2ω
流过 R 的平均电流 I ＝R＋E r＝πn(BRL＋2ωr)，
所以流过
【点评】要知道正弦交变电流的最大值、瞬时值、有效值、平均值的区别，不可混淆，应用时要视情况的不同灵活选择不同的值进行计算．
2．如右图所示，边长为L 的正方形线圈abcd的匝数为n，线圈电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd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，现在线圈以OO′为轴，以角速度ω匀速转动，求：
内容
要求
交流发电机及其产生正弦式电流的原理，正弦式电流的图象和三角函数表达 Ⅱ 式、最大值与有效值，周

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

高考物理大一轮复习第十一章交变电流传感器 1 第一节交变电流的产生和描述课件

第三十五页，共六十一页。
(1)感应电动势的最大值； (2)从图示位置起转过14周的时间内负载电阻 R 上产生的热量； (3)从图示位置起转过14周的时间内通过负载电阻 R 的电荷量； (4)电流表的示数． [审题指导] 线圈转动产生感应电动势，最大值为 NBSω，热量按有效值进行计算，电流表示数也为有效值，而电荷量用平均值计算即 q＝ΔRΦ.
第二十六页，共六十一页。
迁移 3 交变电流的图象分析 3．(多选)(2017·高考天津卷)在匀强磁场中，一个 100 匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化．设线圈总电阻为 2 Ω，则( )
第二十七页，共六十一页。
A．t＝0 时，线圈平面平行于磁感线 B．t＝1 s 时，线圈中的电流改变方向 C．t＝1.5 s 时，线圈中的感应电动势最大 D．一个周期内，线圈产生的热量为 8π2 J 解析：选 AD.t＝0 时，磁通量为零，磁感线与线圈平面平行， A 正确；当磁感线与线圈平面平行时，磁通量变化率最大，感应电动势最大，画出感应电动势随时间变化的图象如图，由图可知，t＝1 s 时，感应电流没有改变方向，B 错误；t＝1.5 s
【迁移题组】迁移 1 交变电流的产生过程分析 1．(2019·南京、盐城模拟)图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为 10 Ω，外接一只电阻为 90 Ω 的灯泡，不计电路的其他电阻，则( )
第十七页，共六十一页。
பைடு நூலகம்
[审题指导] 从线圈平面经过中性面开始计时，则线圈在时间 t 内转过角度 ωt，瞬时感应电动势 e＝Em·sin ωt，其中 Em＝ NBSω.线圈平面处于与中性面成 φ0 夹角位置时开始计时，要注意此时线圈的初相位．计算线圈转动一周电阻 R 上产生的焦耳热，要用有效值进行计算．

高考物理一轮复习课件交变电流产生和描述(1)

如图乙所示。以下判断正确的是（ AC ）
A.交变电流的最大值为 10 2A B.t=0.01 s时线圈位于中性面
C.t=0.01s时线圈平面与磁场方向平行 D.t=0.02s时穿过线圈磁通量最大（3）矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示。下列结论正确的是（ CD ）
e
lim
t 0
t
A.在t=0.1s时感应电动势最大
B.在t=0.2s时电动势改变方向 m NBs
C.通过图像求出电动势最大值 m 50V D.在t=0.4s时，磁通量为0，感应电动势最大
总结：
1.掌握磁通量有效面积，并知道磁通量变化率为瞬时电动势；2.注意中性面及垂直中性面位置磁通量及电动势特点；
ad 边同时进入磁场。在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电
阻为r，外接电阻为R。求：
①线圈切割磁感线时,感应电动势的大小εm； ②线圈切割磁感线时,bc 边所受安培力的大小F；
③外接电阻在一个周期内消耗的热量Q。
① v L 2
②
Im
m Rr
③ t 4T 9
直流电：方向不随时间变化的电流叫做直流电，简称直流（DC）；
交流电：大小方向随时间做周期性变化的电流叫做交流电，简称交流（AC）；
注意： ①直流电大小可以变化； ②交流电要有固定的周期；
2.交流发电机：
基本组成：线圈；磁极；滑环；电刷；
交变电流 — 产生和描述
相关知识： 3.电动势求解：特殊位置：
高中物理一轮复习
交变电流（1/9）
高中物理解题模型
高中物理一轮复习

高考物理一轮复习基础课27 交变电流的产生与描述课件

(2)特点:
①线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量
,磁通量的变化率
最大
为
,感应电动势为
。
零
零
②线圈转动一周,
经过中性面,线圈每经过中性面一次,电流的方向
两次
12/12/2021
就改变一次。
第三页，共三十页。
-3-
考点三
知识点一
知识点二
-4-
知识点三
3.图像
用以描述交变电流随时间变化的规律,如果(rúguǒ)线圈从中性面位置开始计
(3)转轴相对线圈的位置改变,或线圈的形状改变时,电动势仍可由
Em=nBSω计算。
12/12/2021
第十一页，共三十页。
-12考点(kǎo
diǎn)一
(kǎo
diǎn)二
考点
考点(kǎo
diǎn)三
思维训练
风速仪的简易装置如图甲所示。在风力作用下,风杯带动与其固定在
一起的永磁铁转动,线圈中的感应电流随风速的变化而变化。风速为v1时,测得
感应电流最大,方向不变
第七页，共三十页。
-8考点(kǎo
diǎn)一
(kǎo
diǎn)二
考点
(kǎo
diǎn)三
考点
2.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。
3.记忆感应电动势表达式的“小技巧”
根据特殊值及函数的增减性可帮助记忆:中性面处感应电动势为零。与B平
sin 100πt(V),则交流电压表示数为(
达式为u=
20) 2
A.10 V
B.20 V
C.15 V D.14.1 V

高考物理一轮复习课件交变电流的产生与描述

变压器的工作原理
基于电磁感应原理，当原线圈中通入交变电流时，铁芯中产生交变磁通，从而在副线圈中感应出电动势。通过改变原副线圈的匝数比，可以实现电压的升降。
理想变压器输入输出关系
01
02
03
电压关系
理想变压器原副线圈的电压之比等于其匝数之比，即U1/U2=N1/N2。
电流关系
理想变压器原副线圈的电流之比等于其匝数的反比，即I1/I2=N2/N1。
与交变电流热效应相等的恒定电流值，用E或I表示，单位为V或A 。对于正弦式交流电，有效值等
于最大值的√2/2倍。
相位、相位差及表达式
相位
描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态，用
ωt+θ表示，其中ω为角频率，t为时间，θ为初相位
。
相位差
两个同频率正弦量相位之差，用Δθ表示。当两个正弦量同相时，Δθ=0；反相时，Δθ=π；相位差为π/2 时，称两个正弦量正交。
交变电流定义
大小和方向随时间做周期性变化的电流。
交变电流特点
周期性、方向性、大小变化。
正弦式交变电流产生过程
中性面概念
线圈平面与磁感线垂直的位置。
中性面特点
线圈位于中性面时，磁通量最大，感应电动势和感应电流为零；线圈经过中性面时，感应电流方向发生改变。
中性面、周期和频率概念
中性面
周期
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。
转化为内能。
纯电容电路中电压与电流关系
在纯电容电路中，电压滞后电流90度相位。
电压和电流的有效值关系为 U=I/ωC，其中ω为角频率，C 为电容。
在纯电容电路中，电能和电场能之间发生周期性转化，没有电能转化为内能。