1.交变电流

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高中物理新教材同步选择性必修第二册第3章交变电流1 交变电流

1交变电流[学习目标] 1.通过实验观察交变电流的方向.2.会分析交变电流的产生过程，会推导交变电流电动势的表达式.3.知道什么是正弦式交变电流，知道正弦式交变电流的瞬时值表达式.4.了解交流发电机的构造及工作原理．一、交变电流1．交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流．2．直流：方向不随时间变化的电流称为直流．二、交变电流的产生交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向垂直，用右手定则判断线圈切割磁感线产生的感应电流方向．三、交变电流的变化规律1．中性面(1)中性面：与磁感线垂直的平面．(2)当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量最大，线圈中的电流为零．2．从中性面开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式：e＝E m sin ωt，E m叫作电动势的峰值，E m＝NωBS.3．正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流．4．正弦式交变电流和电压电流表达式i＝I m sin_ωt，电压表达式u＝U m sin_ωt.其中I m、U m分别是电流和电压的最大值，也叫峰值．四、交流发电机1．主要构造：电枢和磁体．2．分类(1)旋转电枢式发电机：电枢转动，磁极不动．(2)旋转磁极式发电机：磁极转动，电枢不动．判断下列说法的正误．(1)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流．(×)(2)线圈在通过中性面时磁通量最大，电流也最大．(×)(3)线圈在通过中性面时电流的方向发生改变．(√)(4)从线圈平面经中性面时开始计时，在线圈转动90°角的时间内，电流一直增大．(√)(5)从线圈平面与中性面垂直开始计时，在线圈转动2圈的过程中电流方向改变4次．(√)(6)线圈转动过程中通过线圈的磁通量最大的位置，也是感应电流最大的位置．(×)一、交变电流与直流1．交变电流大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流．2．常见的交变电流的波形图实际应用中，交变电流有着不同的变化规律，常见的有以下几种，如图1所示．图13．直流方向不随时间变化的电流叫作直流，大小和方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流．如图所示，属于交流电的是()答案 C解析电流大小、方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征．A、B、D三项所示的电流大小随时间做周期性变化，但其方向不变，不是交变电流，它们是直流电，故A 、B 、D 错误；C 选项中电流符合交变电流的特征，故C 正确．二、交变电流的产生导学探究假定线圈绕OO ′轴沿逆时针方向匀速转动，如图2所示，则：图2(1)线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向如何变化？(2)线圈转动过程中，当产生的感应电流有最大值和最小值时线圈分别在什么位置？答案 (1)转动过程电流方向甲→乙B →A →D →C 乙→丙B →A →D →C 丙→丁A →B →C →D 丁→甲A →B →C →D(2)线圈转到乙或丁位置时线圈中的感应电流最大．线圈转到甲或丙位置时线圈中感应电流最小，为零，此时线圈所处的平面称为中性面．知识深化两个特殊位置1．中性面位置(S ⊥B ，如图2中的甲、丙)线圈平面与磁场垂直的位置，此时Φ最大，ΔΦΔt为0，e 为0，i 为0. 线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转一圈电流方向改变两次．2．垂直中性面位置(S ∥B ，如图2中的乙、丁)此时Φ为0，ΔΦΔt最大，e 最大，i 最大． (多选)下图中，哪些情况线圈中产生了交变电流( )答案BCD针对训练在水平向右的匀强磁场中，一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路．t1、t2时刻线框分别转到如图3甲、乙所示的位置，图甲中线框与磁感线平行，图乙中线框与磁感线垂直，下列说法正确的是()图3A．t1时刻穿过线框的磁通量最大B．t1时刻电阻中的电流最大，方向从右向左C．t2时刻穿过线框的磁通量变化最快D．t2时刻电阻中的电流最大，方向从右向左答案 B解析t1时刻，穿过线框的磁通量为零，线框产生的感应电动势最大，电阻中的电流最大，根据楞次定律判断知通过电阻的电流方向从右向左，A错误，B正确；t2时刻，穿过线框的磁通量最大，磁通量的变化率为零，线框产生的感应电动势为零，电阻中的电流为零，C、D 错误．三、正弦式交变电流的变化规律导学探究如图4所示，线圈平面绕bc边的中点从中性面开始转动，角速度为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.设ab边长为L1，bc边长为L2，线圈面积S＝L1L2，磁感应强度为B，则：图4(1)ab边产生的感应电动势为多大？(2)整个线圈中的感应电动势为多大？(3)若线圈有N 匝，则整个线圈的感应电动势为多大？答案 (1)e ab ＝BL 1v sin ωt ＝BL 1L 2ω2sin ωt ＝12BL 1L 2ωsin ωt ＝12BSωsin ωt . (2)整个线圈中的感应电动势由ab 和cd 两边产生的感应电动势组成，且e ab ＝e cd ，所以e 总＝e ab ＋e cd ＝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 .知识深化1．正弦交变电流的瞬时值表达式(1)从中性面位置开始计时e ＝E m sin ωt ，i ＝I m sin ωt ，u ＝U m sin ωt(2)从与中性面垂直的位置开始计时e ＝E m cos ωt ，i ＝I m cos ωt ，u ＝U m cos ωt .2．交变电流的峰值E m ＝NωBS ，I m ＝NωBS R ＋r ，U m ＝NωBSR R ＋r. 说明电动势峰值E m ＝NωBS 由线圈匝数N 、磁感应强度B 、转动角速度ω和线圈面积S 决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关．如图5所示的几种情况中，如果N 、B 、ω、S 均相同，则感应电动势的峰值均相同．图5如图6所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝2πT ，边长L ＝10 cm 的正方形线圈abcd 共100匝，线圈总电阻r ＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴OO ′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s ，外电路电阻R ＝4 Ω.求：图6(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值．(2)从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始感应电动势的瞬时值表达式．(3)由图示位置转过30°角时电路中电流的瞬时值．(4)线圈从开始计时经16s 时线圈中的感应电流的瞬时值． (5)外电路R 两端电压的瞬时值表达式．答案 (1)2 2 V (2)e ＝22cos 2πt (V) (3)65 A (4)25 A (5)u R ＝825cos 2πt (V) 解析 (1)设转动过程中线圈中感应电动势的最大值为E m ，则E m ＝nBL 2ω＝100×2π×0.12×2π V ＝2 2 V.(2)从题图所示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e ＝E m cos ωt ＝22cos 2πt (V)．(3)从题图所示位置转过30°角时感应电动势的瞬时值e ′＝22cos 30° V ＝ 6 V ，则电路中电流的瞬时值为i ＝e ′R ＋r ＝65A. (4)t ＝16 s 时，e ″＝E m cos ωt ＝22cos(2π×16)＝ 2 V ，对应的电流的瞬时值i ′＝e ″R ＋r ＝25A (5)由欧姆定律，得u R ＝e R ＋rR ＝825cos 2πt (V)．确定正弦式交变电流电动势瞬时值表达式的基本方法1．确定线圈转动从哪个位置开始计时，以确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化．2．确定线圈转动的角速度．3．确定感应电动势的峰值E m ＝NωBS .4．写出瞬时值表达式e ＝E m sin ωt 或e ＝E m cos ωt .四、交变电流的图像如图7甲、乙所示，从图像中可以得到以下信息：图7(1)交变电流的峰值E m 、I m .(2)两个特殊值对应的位置：①e ＝0(或i ＝0)时：线圈位于中性面上，此时ΔΦΔt＝0，Φ最大． ②e 最大(或i 最大)时：线圈平行于磁感线，此时ΔΦΔt最大，Φ＝0. (3)e 、i 大小和方向随时间的变化规律．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图8甲所示，则下列说法中正确的是( )图8A ．t ＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B ．t ＝0.01 s 时刻，Φ的变化率达到最大C ．t ＝0.02 s 时刻，电动势的瞬时值达到最大D ．该线圈产生的相应感应电动势的图像如图乙所示答案 B解析由题图甲知，当t ＝0时，Φ最大，说明线圈平面与中性面重合，故选项A 错误；当t＝0.01 s 时，Φ最小，为零，Φ－t 图像的斜率最大，即Φ的变化率ΔΦΔt最大，故选项B 正确；当t ＝0.02 s 时，Φ最大，此时电动势的瞬时值为零，故选项C 错误；由以上分析可知，选项D 错误.1．(交变电流的产生)(2020·山西实验中学高二月考)如图所示，各图中面积均为S 的线圈绕其对称轴或中心轴在磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，从图示时刻开始计时，能产生正弦交变电动势e ＝BSωsin ωt 的是( )答案 A解析由题图可知，只有A、C两图线圈转动时穿过线圈的磁通量发生变化，产生交变电流，但C图产生的感应电动势按余弦规律变化，即e＝BSωcos ωt，A图产生的感应电动势按正弦规律变化，即e＝BSωsin ωt；B、D两图线圈转动时均没有导致磁通量变化，不能产生感应电动势．选项A正确，B、C、D错误．2.(交变电流的图像)(多选)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匀速转动，线圈中的感应电动势e随时间t变化的规律如图9所示，则下列说法正确的是()图9A．图中曲线是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的B．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零C．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零D．感应电动势e的方向变化时，穿过线圈的磁通量最大答案ACD解析由题图可知，当t＝0时，感应电动势最大，说明穿过线圈的磁通量的变化率最大，磁通量为零，即题图中曲线是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的，选项A正确；t1、t3时刻感应电动势为零，穿过线圈的磁通量的变化率为零，磁通量最大，选项B错误，C正确；感应电动势e的方向变化时，线圈通过中性面，此时穿过线圈的磁通量最大，选项D正确．3.(交变电流的图像)如图10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，并规定当电流自a流向b时电流方向为正，则下列四幅图像中可能正确的是()图10答案 C解析以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时为计时起点，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为b到a，为负值，且线圈远离中性面，Φ减小，电流增大，故选项C正确．4.(交变电流的变化规律)有一匝数为10匝的正方形线圈，边长为20 cm，线圈总电阻为1 Ω，线圈绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图11所示，垂直于线圈平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T．(线圈转动从中性面开始计时)图11(1)求该线圈产生的交变电流的电动势最大值、电流最大值分别为多少？(2)线圈从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式．答案(1)6.28 V 6.28 A(2)5.44 V(3)e＝6.28sin 10πt (V)解析(1)线圈产生的交变电流电动势最大值为E m＝NBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V，电流的最大值为I m＝E mR＝6.281A＝6.28 A.(2)线圈从题图所示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值E＝E m sin 60°≈5.44 V.(3)由于线圈转动是从中性面开始计时的，所以感应电动势瞬时值表达式为e＝E m sin ωt＝6.28sin 10πt (V).考点一交变电流的理解与产生1．(多选)下列图像中属于交变电流的有()答案ABC解析选项D中，电流大小随时间变化，但因其方向不变，所以是直流．选项A、B、C中i的大小和方向均做周期性变化，故它们属于交变电流．2.如图1所示，一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴OO′沿顺时针方向转动，引出线的两端分别与相互绝缘的两个半圆形铜环M和N相连．M和N又通过固定的电刷P和Q与电阻R相连．在线圈转动过程中，通过电阻R的电流()图1A．大小和方向都随时间做周期性变化B．大小和方向都不随时间做周期性变化C．大小不断变化，方向总是P→R→QD．大小不断变化，方向总是Q→R→P答案 C解析半圆环交替接触电刷，从而使输出电流方向不变，这是一个直流发电机模型，由右手定则知，外电路中电流方向是P→R→Q，故C正确．3．(2020·安徽阜阳三中高二月考)交流发电机发电示意图如图2所示，线圈转动过程中，下列说法正确的是()图2A．转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大B．转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零C．转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大D．转到图丁位置时，AB边中感应电流方向为A→B答案 D解析转到题图甲位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，但磁通量变化率最小，为零，选项A 错误；转到题图乙位置时，线圈平面与磁感线平行，线圈中产生的感应电动势最大，选项B 错误；转到题图丙位置时，线圈位于中性面位置，此时线圈中产生的感应电流最小，且感应电流方向改变，选项C 错误；转到题图丁位置时，线圈平面与磁感线平行，切割速度与磁感线垂直，根据右手定则可知，AB 边中感应电流方向为A →B ，选项D 正确．考点二正弦式交变电流的变化规律4．交流发电机工作时电动势为e ＝E m sin ωt ，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势e ′变为( )A ．E m sin ωt 2B ．2E m sin ωt 2C ．E m sin 2ωtD.E m 2sin 2ωt 答案 C 解析感应电动势的瞬时值表达式e ＝E m sin ωt ，而E m ＝NBωS ，ω＝2πn ，当n 提高一倍时，ω加倍；当ω加倍而S 减半时，E m 不变，故C 正确．5．(多选)如图3所示，矩形线圈abcd 放在匀强磁场中，ad ＝bc ＝l 1，ab ＝cd ＝l 2.从图示位置起该线圈以角速度ω绕不同转轴匀速转动，则( )图3A ．以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωtB ．以O 1O 1′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωtC ．以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωcos ωtD ．以OO ′为转轴跟以ab 为转轴一样，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωcos ωt答案 CD解析以O 1O 1′为轴转动时，磁通量不变，不产生交变电流．无论以OO ′为轴还是以ab 为轴转动，感应电动势的最大值都是Bl 1l 2ω，由于是从与磁场平行的面开始计时，产生的是余弦式交变电流，故C 、D 正确，A 、B 错误．6.(多选)如图4所示，一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，转动过程线框中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e ＝0.5sin (20t ) V ，由该表达式可推知以下哪些物理量( )图4A．匀强磁场的磁感应强度B．线框的面积C．穿过线框的磁通量的最大值D．线框转动的角速度答案CD解析根据正弦式交变电流的感应电动势的瞬时值表达式e＝BSωsin ωt可得ω＝20 rad/s，而穿过线框的磁通量的最大值为Φm＝BS，根据BSω＝0.5 V可知磁通量的最大值Φm＝0.025 Wb，无法求出匀强磁场的磁感应强度和线框的面积，故C、D正确．考点三交变电流的图像7.一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势如图5所示．下列判断正确的是()图5A．t＝0.01 s时刻，线圈平面处于中性面位置B．t＝0.02 s时刻，线圈平面与磁感线平行C．t＝0.01 s时刻，通过线圈平面的磁通量为零D．1 s内电流的方向变化50次答案 A解析由题图可知t＝0.01 s和t＝0.02 s时，感应电流为零，则感应电动势为零，磁通量最大，线圈平面处于中性面位置，A正确，B、C错误；由于正弦式交变电流在一个周期内电流方向变化两次，而该交变电流的周期为0.02 s，则1 s内电流的方向变化100次，D错误．8．(多选)如图6甲所示，一个矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向且与线圈共面的轴OO′匀速转动，从某个时刻开始计时，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化如图乙所示，则下列说法中正确的是()图6A ．t ＝0时刻线圈处于中性面位置B ．t 1、t 3时刻线圈中的感应电流最大且方向相同C ．t 2、t 4时刻穿过矩形线圈的磁通量最大，但感应电流却为零D ．t 5时刻穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率也为零答案 AC解析 t ＝0时刻穿过线圈的磁通量最大，所以线圈处在中性面位置，故A 正确；t 1、t 3时刻穿过线圈的磁通量为零，线圈平面与磁场平行，磁通量的变化率最大，感应电流最大，但方向相反，故B 错误；t 2、t 4时刻穿过矩形线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，所以感应电流为零，故C 正确；t 5时刻穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，故D 错误．9．(2020·安徽合肥一六八中学高二下测试)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势瞬时值表达式为e ＝102sin (4πt ) V ，则( )A ．该线圈转动的角速度为4 rad/sB ．t ＝0时刻线圈平面与磁场垂直C ．t ＝0.25 s 时，e 达到最大值D ．在1 s 时间内，线圈中电流方向改变10次答案 B解析由交变电动势的瞬时值表达式e ＝102sin (4πt ) V ，可知感应电动势的最大值E m ＝10 2 V ，线圈转动的角速度ω＝4π rad/s ，选项A 错误；将t ＝0代入交变电动势的瞬时值表达式，可得感应电动势为0，则此时线圈处于中性面，线圈平面与磁场垂直，选项B 正确；将t ＝0.25 s 代入交变电动势的瞬时值表达式e ＝102sin (4πt ) V ，可得e ＝102sin π V ＝0，e达到最小值，选项C 错误；线圈转动的周期T ＝2πω＝0.5 s ，则在1 s 时间内线圈转过2周，转1周电流方向改变2次，则在1 s 时间内线圈中电流方向改变4次，选项D 错误．10．一矩形线圈有100匝，面积为50 cm 2，线圈内阻r ＝2 Ω，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从线圈平面与磁场平行时开始计时，已知磁感应强度B ＝0.5 T ，线圈的转速n ＝1 200 r/min ，外接一纯电阻用电器，电阻为R ＝18 Ω，试写出R 两端电压的瞬时值表达式．答案u＝9πcos (40πt) V解析n＝1 200 r/min＝20 r/s，角速度ω＝2πn＝40π rad/s，线圈产生的感应电动势的最大值E m＝NBSω＝100×0.5×50×10－4×40π V＝10π V，从线圈平面与磁场平行时开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式e＝E m cos ωt＝10πcos (40πt) V，由闭合电路欧姆定律i＝eR＋r，故R两端电压的瞬时值表达式u＝Ri＝9πcos (40πt) V.11.(2020·泉州市泉港区第一中学月考)如图7所示，矩形线圈匝数N＝100，ab＝30 cm，ad＝20 cm，匀强磁场磁感应强度B＝0.8 T，绕垂直磁场的轴OO′从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始匀速转动，角速度ω＝100π rad/s，则：图7(1)穿过线圈的磁通量最大值Φm为多大？(2)线圈产生的感应电动势最大值E m为多大？(3)感应电动势e随时间t变化的表达式？(从图示位置开始计时)(4)从图示位置开始匀速转动60°时，线圈中产生的感应电动势为多少？答案(1)0.048 Wb(2)480π V(3)e＝480πcos 100πt (V)(4)240π V解析(1)当线圈转至与磁感线垂直时，穿过线圈的磁通量有最大值，Φm＝BS＝0.8×0.3×0.2 Wb＝0.048 Wb(2)线圈平面与磁感线平行时，感应电动势有最大值为E m＝NBSω＝100×0.8×0.3×0.2×100π V＝480π V；(3)从题图所示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝E m cos ωt＝480πcos 100πt (V)；(4)从题图所示位置开始匀速转动60°，即ωt＝60°，则此时线圈中产生的感应电动势e′＝480π×cos 60° V＝240π V.。

1.交变电流

i
Im
0 T/2 3T/4 T/4 3T/2 2T T 5T/4 7T/4
-Im
t
规律分析：在中性面位置，电流为0，经过此位置前后电流方向相反，可见：（1）每经过中性面一次，电流都要改变方向一次（2）在一个周期内经过中性面两次，故电流一周期变化两次。（3）1s内有50个周期，则电流变化100次。
1.交变电流
知识回顾
原磁场磁通量发生变化
1.楞次定律
感应电流
感应电流的磁场
增反减同S Nv来自I IAI v
I
2.法拉第电磁感应定律 (1)内容：电路中感应电动势的大小E，跟穿 ΔΦ 过这一电路的磁通量的变化率 Δt 成正比。 (2)公式：
ΔΦ Ⅰ感生电动势：E n . Δt Ⅱ.动生电动势： E BLv sin ( B v)
ωt
(C)D
A(B)
v
B
(其中Em NBS )
三、正弦式交流电
1.产生条件：（1）线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动（2）线圈从中性面位置开始转动（计时起点在中性面） 2.规律：
(1)电动势：e NBS sin t Em sin t ( Em NBS ) Em e NBS (2)电流：i sin t I m sin t ( I m ) Rr Rr Rr (3)某一电阻上电压： R u iR I m R sin t U m sin t (U m NBS ) Rr
2 2f 2n T
思考：如果线圈从垂直中性面位置开始计时，则其变化规律是怎样的？
e Em cos t
e Em T/4 T/2 3T/4 T t
0
-Em
练习1.某线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动，产生如图所示的交流电，由图可知（）D A.在A和C时刻线圈处于中性面位置 B.在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零 C.从A到D线圈转过的角度为2π D.若从O到D历时0.02s，则在1s内电流方向改变100次 i B C

特种设备磁粉检测考试题库之判断题

1。

交变电流的有效值总比其幅值要大。

（）2.磁畴的存在是铁磁介质具有各种磁特性的内在根据。

（）3.磁化电流去掉后，试件上保留的磁感应强度称为矫顽力.（)4。

用交流电和直流电同时磁化工件称为复合磁化.复合磁化也是随时间而变化的摆动磁场。

（）5。

矫顽力是指去除剩余磁场所需的反向磁场强度.（)6。

由于铁磁性物质具有较大的磁导率,因此在建立磁通时，它们具有很高的磁阻。

（）7.狭窄的磁滞回线说明试件的材料是高碳钢。

（)8。

磁滞回线只有在交流电的情况下才能形成，因为需要去除剩磁的矫顽力.（)9。

在建立磁场时，具有高磁阻的材料同时也具有很高的顽磁性.(）10。

漏磁场强度的大小与试件内的磁感应强度大小有关。

（）11.在铁磁性材料中，磁感应线与电流方向成90°角。

（）12。

在非铁磁性材料中，磁感应线与电流方向成90°角。

（）13.铁磁物质的磁感应强度不但和外加磁场强度有关,而且与其磁化历史状况有关。

（）14。

当使用直流电时，通电导体外面的磁场强度比导体表面上的磁场强度大.（）15。

直径相同的磁性导体和非磁性导体，当通以相同强度的直流磁化电流时，在导体外径向距离相同处，磁性导体比非磁性导体的外磁场强度要大得多。

（）16。

磁性和非磁性实心导体以外的外磁场强度的分布规律是相同的。

（）17.当两个相互垂直的磁场同时施加在一个试件上,产生的合磁场的强度等于两个磁场强度的代数和。

（）18。

铁磁性材料的磁感应强度和外加磁场强度成正比。

（）19。

铁磁性材料经淬火后，其矫顽力一般说要变大.（）20.用不同半径的实心棒代替空心导杆对空心试件进行正中放置穿棒法磁化时,即使磁化电流相同,对试件的磁化效果也是不同的（)21.铁磁性材料感应的周向磁场强度，其表面上的磁感应强度为最小。

（)22。

被磁化的试件表面有一裂纹,使裂纹吸引磁粉的原因是裂纹的高应力。

（）23。

应用磁粉探伤方法检测铁磁性材料表面缺陷的灵敏度较高；对于近表面缺陷，则缺陷距表面埋藏深度越深检测越困难（）24。

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。

高中物理第五章1交变电流课件新人教版选修3

第五章交变电流 1 交变电流
[学习目标]
1.会观察电流(或电压)的波形图,理解交变电流和直流的概念.
2.理解交变电流的产生过程,会分析电动势和电流方向的变化规律. 3.知道交变电流的变化规律及表示方法,知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义.知道中性面的物理特点.
课前预习掌握新知
知识梳理
一、交变电流 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
学霸笔记
搞清两个特殊位置的特点 (1)线框平面与磁场垂直时:e 为 0,i 为 0,Φ为最大, 为 0.
t (2)线框平面与磁场平行时:e 为最大,i 为最大,Φ为 0, 为最大.
t
(教师备用)
例1-1:(多选)如图所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方
向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动,从线圈平面与磁场方向平行时
(4)交变电流的瞬时值表达式与开始计时的位置无关.( (5)交流电源没有正负极之分.( √ )
×)
×)
(1)如图所示,当线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?线圈转到哪些位置时没有感应电流?
答案:当线圈在磁场中绕OO′轴转动时,AB,CD边切割磁感线产生感应电流.线圈转到(甲)和(丙)位置时没有感应电流,我们称之为中性面. (2)正弦式交变电流的图象一定是正弦函数曲线吗? 答案:不一定,根据计时起点不同,也可能是余弦函数曲线.
[要点归纳]
1.峰值表达式
Em=nBSω,Im= Em = nBS ,Um=ImR= nBSR .
Rr Rr
Rr
2.峰值决定因素:由线圈匝数n、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积
S决定,与线圈的形状无关,与转轴的位置无关.

总结交变电流第一节知识点

总结交变电流第一节知识点交变电流是在电力系统中常用的形式，因为它可以通过变压器和发电机等设备方便地进行输送和转换。

同时，交变电流也在许多家用电器中使用，例如灯具、电风扇、电视机、空调等。

因为交变电流在输电过程中能够通过变压器改变电压，从而减小输电损耗。

在学习交变电流的知识点时，我们需要了解交变电流的产生、特点、传输、以及相关的电路和元件等一系列内容。

在本文中，我将对交变电流的第一节知识点进行总结。

这些知识点包括交变电流的产生、交变电流的特点、正弦波交变电流、交变电流的传输、交变电流的电路元件和相关实验等。

交变电流的产生交变电流可以通过多种方式产生，最常见的方式是通过交变电压源产生。

交变电压源可以是交流发电机、变压器、振荡电路等。

当交变电压源与负载电阻相连时，就会产生交变电流。

此外，交变电流还可以通过引入交变电阻、电感和电容等元件，通过交变电压源产生。

交变电流的特点交变电流与直流电流相比，具有以下几个显著的特点：1. 方向和大小的周期性变化。

在一个周期内，电流的方向和大小是不断变化的，这点与直流电流不同。

2. 周期性。

交变电流是周期性的，其周期就是一个完整的方向和大小的变化。

单位时间内交变电流的周期数称为频率，通常用赫兹（Hz）来表示。

3. 值的变化。

交变电流的数学表达式一般为正弦函数形式，可以通过不同的频率、幅值和相位来描述。

4. 交变电流的平均值为零。

由于交变电流是周期性变化的，其平均值在一个周期内为零。

5. 交变电流的有效值。

交变电流实际上并不是以不断变化的数值形式存在，而是以其有效值来代表。

有效值是指一个与交变电流等效的直流电流，使得两者在相同条件下产生相同的功率。

正弦波交变电流正弦波是一种特殊的交变电流，它的数学表达式为正弦函数形式。

正弦波交变电流的特点是周期性、规律性和简单性。

在电力系统中，交变电流一般被假设为正弦波交变电流，这样可以方便地进行分析和计算。

正弦波交变电流的数学表达式为：I(t) = I0*sin(ωt + φ)其中，I(t)为交变电流的大小和方向，I0为交变电流的峰值，ω为角频率，t为时间，φ为相位角。

2012.2.28第1讲交变电流的产生和描述

交变电流的产生和描述
蓝俊龙 2012.2.28
第1讲
交变电流的产生和描述
考点 1
正弦交变电流的变化规律
1．交变电流 (1)大小和方向都随时间做周期性变化的电流，叫做交变电流. (2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，产生于匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次．
C．电热丝两端的电压 U＝100 2 V
D．电热丝此时的发热功率 P＝1 800 W
图 11－1－5 －－
8．（单选）（2011年高考天津理综卷在匀强磁．（单选）年高考·天津理综卷．（单选年高考天津理综卷）在匀强磁场中，场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转如图1所示产生的交变电动势的图象如图2所示所示。动，如图所示。产生的交变电动势的图象如图所示，则 B
4．(单选)一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势 e ＝200 2·sin 100πt(V)，那么( C )
A．该交变电流的频率是 100 Hz B．当 t＝0 时，线圈平面恰好与中性面垂直 1 C．当 t＝ s 时，e 有峰值 200 D．该交变电流电动势的有效值为 200 2 V
5．(单选正弦交变电源与电阻 R、交流电压表按照图甲．单选单选)正弦交变电源与电阻、所示的方式连接，＝所示的方式连接，R＝10 Ω，交流电压表的示数是 10 V．图，．变化的图象．乙是交变电源输出电压 u 随时间 t 变化的图象．则（ A ）
4.交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较交变电流的瞬时值、峰值、交变电流的瞬时值适用情况物理量物理含义重要关系及说明计算线圈交变电流某瞬时值一时刻的值 i=Imsinωt 受力情况讨论电容最大的瞬时 Em＝nBSω 峰值值 Im＝电压器的击穿 e＝Emsinωt ＝某时刻的

高二新课讲义-交变电流1

第一讲交变电流的产生和描述【学习目标】1.理解交变电流的产生原理，会推导出电动势的瞬时值。

2.会判断在中性面和平行面位置各个物理量的区别。

3.会结合物理情景和图像分析“四值”，并且进行简单的计算问题。

【知识点一】交变电流定义：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫交流电。

【例】下图中画出了六种电流随时间变化的图像.这六个图中的电流,都随时间t作周期性变化,其中属于交流电的是________,属于正弦式交流电的是________.【知识点二】正、余弦交流电：1.产生：强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫交流电。

矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于匀强磁场的线圈的对称轴作匀速转动时，产生正弦（或余弦）交流电动势。

当外电路闭合时形成正弦（或余弦）交流电流。

2.变化规律：（1）中性面：与磁感线垂直的平面。

平行面（也叫垂直于中性面的位置）：与磁感线平行的平面。

（2）正弦交流电的函数表达式若n 匝面积为S 的线圈以角速度ω绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从中性面开始计时，其函数形式为t NBS e ωωsin =，用ωNBS E m =表示电动势最大值，则有t E e m ωsin =。

若与外电阻R 串联，则其电流大小为i ＝e R ＝E mR sin ωt ＝I m sin ωt ，电压大小为u ＝U m ·sin ωt ＝RE mR ＋r sin ωt 。

(3)线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变，电动势的瞬时值表达式：e t m =εω·s i n ，感应电流的瞬时值表达式：i I t m =·s i n ω. (4)线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变，电动势的瞬时值表达式：et m =εω·c o s ，感应电流的瞬时值表达式：i I t m =·c o s ω。

2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第3章交变电流第1节交变电流(1)

1．判断正误：
（1）只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流。（ × ）
（2）当线圈中的磁通量最大时，产生的电流也最大。（ × ）
（3）当线圈平面与磁场垂直时，线圈中没有电流。（ √ ）
（4）按正弦规律变化的交变电流称为正弦式交变电流。（ √ ）
（5）电子技术中所用到的交变电流全都是正弦式交变电流。（ × ）
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（ AC ）
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
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
三、交变电流的变化规律
=
=
=
思考：磁通量变化规律？
三、交变电流的变化规律
正弦式交变电流
=
=
=

m

三、交变电流的变化规律
交变电流的种类
正弦交流电
示波器中的
锯齿波扫描电压
（C ）
A．线圈每转动一周，指针左右摆动两次
B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流
C．图示位置ab边的感应电流方向为a→b
D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
5．有一个10匝正方形线框，边长为20cm，线框总电阻为1Ω，线框绕OO′轴以
10πrad/s的角速度匀速转动，如图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应
交变电流
一、交变电流
1. 直流电流（DC）
方向不随时间变化的电流称为直流。
电池供给的电流，大小和方向都不随时间变化，所以属于直流。

2021_2022学年高中物理第二章交变电流1交变电流学案教科版选修3_2

交变电流必备知识·自主学习一、交变电流干电池电源和手摇发电机均能使小灯泡发光,这两种电源的本质区别是什么?提示:干电池提供直流电,而手摇发电机提供交流电。

1.恒定电流:大小和方向都不随时间变化的电流。

2.交变电流:大小和方向随时间做周期性变化的电流,简称交流电。

3.正弦交变电流:电流随时间按正弦函数规律变化的交变电流,简称正弦交流电。

二、正弦交变电流的产生和表述1.产生:闭合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, 线圈中产生的感应电流。

2.表述:(1)电动势:e=E m sinωt,E m=NBSω。

(2)电流:i=I m sinωt。

(3)电压:u=U m sinωt。

3.中性面:中性面的特点有①④⑤。

①线圈平面与磁场垂直。

②线圈平面与磁场平行。

③穿过线圈的磁通量为零。

④穿过线圈的磁通量最大。

⑤线圈越过中性面时电流的方向改变。

关键能力·合作学习知识点一直流电和交变电流1.直流电分类及图像:(1)大小和方向都不随时间改变的电流叫恒定电流,如图甲所示。

(2)方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉冲直流电,如图乙所示。

2.交变电流的分类及图像:(1)正弦交流电随时间变化的图像是一条正弦曲线,如图所示。

从图中可以知道正弦交流电的最大值I m和周期T。

(2)非正弦交流电的形式多种多样,如图是几种常见的交变电流的图像。

【典例】(2020·莱西高二检测)图中各图线不表示交流电的是( )【解析】选B。

交流电是指电流的方向发生变化的电流,电流的大小是否变化对其没有影响,电流的方向变化的有A、C、D,B是直流,本题选不是交流电的,故选B。

1.(多选)如图所示的四种随时间变化的电流图像,其中属于交变电流的是 ( )【解析】选C、D。

电流的大小和方向都随时间做周期性变化的电流是交变电流,A、B所示的电流虽然大小做周期性变化,但电流的方向不变,所以不是交变电流,选项C、D正确,A、B错误。

高考物理总复习 11 第1讲交变电流的产生和描述教案新人教版-新人教版高三全册物理教案

第1讲交变电流的产生和描述一、交变电流、交变电流的图象 1．交变电流 (1)定义大小和方向随时间做周期性变化的电流。

(2)图象如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流。

2．正弦交流电的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直磁场方向的轴匀速转动。

(2)图象：如图甲、乙所示。

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(1)周期T ：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)。

公式：T ＝2πω。

(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 ＝1T。

2．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值 (1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。

(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值。

(3)有效值①定义：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。

②正弦交流电有效值和峰值的关系：E＝E m2，U＝U m2，I＝I m2。

(4)平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值。

(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

)1．交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化。

(√)2．线圈经过中性面位置时产生的感应电动势最大。

(×)3．我国使用的交流电周期是0.02 s，电流方向每秒钟改变100次。

(√)4．任何交变电流的最大值I m与有效值I之间的关系是I m＝2I。

(×)5．交流电压表及电流表的读数均为峰值。

(×)1．(交变电流的产生)如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是( )A．乙图中0～t1时间段对应甲图中①至②图的过程B．乙图中t3时刻对应甲图中的③图C．若乙图中t4等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次D．若乙图中t2等于0.02 s，则交流电的频率为50 Hz答案 A2.(交变电流的瞬时值表达式)如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线OO ′与磁感线垂直。

人教版物理选择性必修二课件：第三章1.交变电流

【探究训练】 1．关于交变电流和直流电的说法，正确的是( ) A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流 B．直流电的大小可以变化，但方向不一定变化 C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的 D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化
【解析】选 D。直流电的特征是电流方向不变，交流电的特征是电流方向改变，另外交变电流不一定都是正弦交流电或余弦交流电，D 正确。
3．确定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，根据已知图像读出或由公式 Em＝nBSω 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。如：①线圈从中性面位置开始转动，则 i-t 图像为正弦函数图像，函数式为 i＝Imsin ωt。 ②线圈从垂直中性面位置开始转动，则 i-t 图像为余弦函数图像，函数式为 i＝Imcos ωt。
【补偿训练】甲、乙两矩形单匝金属线圈分别绕与磁感线垂直的轴在同一匀强磁场中匀速转动，输出交流电的感应电动势图像如图中甲、乙所示，则( ) A．甲的频率是乙的频率的 2 倍 B．甲线圈的截面积是乙线圈截面积的 6 倍 C．t＝1 s 时，两线圈中的磁通量均为零 D．t＝2 s 时，两线圈均与磁感线平行
【结论生成】 1．交变电流与直流电的区别 (1)只要电流方向改变就是交变电流，与电流大小无关。 (2)判断是不是交变电流，至少需在一个周期内观察。如矩形波，该电流在正半周期或负半周期，电流的大小和方向都没有发生变化，但在一个周期或更长的时间内，电流的方向随时间发生变化，所以是交变电流。
2．中性面及其垂直位置的特性比较中性面
(2)摇动图丙中发电机的手柄，观察电流表的指针摆动情况是怎样的？电流表指针的摆动情况说明什么问题？提示：随着线圈的转动，电流表的指针不停地在“0”刻度线两侧左右摆动。说明手摇发电机产生的电流方向处于变化中。

高中物理：交变电流知识点

高中物理：交变电流知识点一、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叫做交变电流，简称交流(AC)．2.变化规律：如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流的图象．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电，如图甲所示．二、正弦交变电流的产生及变化规律1. 产生：当闭合线圈由中性面位置(O1O2位置)开始在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变化的函数是正弦函数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)3. 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，，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，最大，e最大，i最大，电流方向不改变．三、交变电流的周期和频率1. 周期(T)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式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：四、交流电“四值”的比较和理解五、电阻、电感、电容在交流电路中的作用1. 对电流的阻碍作用叫电抗，电抗有3种类型：导体本身对电流的阻碍作用—电阻（阻抗）；线圈对电流的阻碍作用—感抗；电容对电流的阻碍作用—容抗2.电阻、感抗、容抗的比较：六、变压器的结构和原理1．主要构造：是由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成的．变压器构造如图所示．(1)原线圈：与交流电源连接的线圈．(2)副线圈：与负载连接的线圈．2．工作原理：电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化．变化的磁场在原副线圈中产生感应电动势，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流．互感现象是变压器工作的基础．由于理想变压器没有磁通量损失，在如图所示的铁芯中各处磁通量Φ相同，且磁通量变化相同，即变压常数相同．又理想变压器无内阻，故无内压降，因此有七、理想变压器的原、副线圈中物理量之间的关系八、电压互感器和电流互感器九、电能输送中减少损耗的方法发电机的输出功率为一定值，P＝UI，在远距离输电的过程中，有相当一部分能量损耗在输电线上，设输电线的电阻为r，则损耗的电能，即转化为热能的部分为Q＝I2Rt，热功率为P热＝P损＝I2R，要减少线路上电能的损耗，有两种方法：(1) 减小电阻：①减小电阻率，现有的导线多为铝导线，可改为铜，但价格太高；②减小距离，但可行性不大；③增大面积，有局限性，并且耗费材料．(2)减小电流：在输出功率不变的情况下，要减小电流，必须提高 U，即需采用高压输电．十、远距离输电系统远距离高压输电的几个基本关系(以图为例)当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减少到原来的。

第1节交变电流

第1节交变电流一、交变电流1．交变电流大小和方向都随时间做周期性变化的电流，简称交流。

2．直流方向不随时间变化的电流。

二、交变电流的产生1．过程分析2．中性面线圈在磁场中转动的过程中，线圈平面与磁场垂直时所在的平面。

三、交变电流的变化规律1() A．线圈平面与磁感线方向平行B．通过线圈的磁通量达到最大值C．通过线圈的磁通量的变化率达到最大值D．线圈中的感应电动势达到最大值2、(多选)下图中哪些情况，线圈中产生了正弦交变电流(均匀速转动)()3、线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如图1所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是()A．磁通量和感应电动势都在变大B．磁通量和感应电动势都在变小C．磁通量在变小，感应电动势在变大D．磁通量在变大，感应电动势在变小1.有一个正方形线框的线圈匝数为10匝，边长为20 cm ，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO ′轴以10π rad s 的角速度匀速转动，如图5-1-5所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T ，求：(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式。

2.如图5-1-6所示，一半径为r ＝10 cm 的圆形线圈共100匝，在磁感应强度B ＝5π2T 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线OO ′以n ＝600 r min 的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置(图中位置)时开始计时。

(1)写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式；(2)求线圈从图示位置开始在160s 时的电动势的瞬时值； (3)求线圈从图示位置开始在1 s 时间内的电动势的平均值。

1向平行于纸面并与ab 边垂直，在t ＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如图5-1-8)，线圈的cd 边离开纸面向外运动，若规定由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 变化的图像是( )2．一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动，线圈中的感应电动势e 随时间t 变化的规律如图5-1-9所示，则下列说法正确的是( )A ．图像是从线圈平面位于中性面开始计时的B ．t 2时刻穿过线圈的磁通量为零C ．t 2时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零D ．感应电动势e 的方向变化时，穿过线圈的磁通量的方向也变化3．(多选)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的波形如图5-1-10 所示，可知( )A ．在t 1时刻穿过线圈的磁通量达到峰值B ．在t 2时刻穿过线圈的磁通量达到峰值C ．在t 3时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值D ．在t 4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值(2)其他几种不同类型的交变电流达标练习1、如图所示的各图像中表示交变电流的是( )2、(多选)某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量Φ随时间变化的规律如图1所示，则( )A ．t 1时刻，穿过线圈的磁通量的变化率最大B ．t 2时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为零C ．t 3时刻，线圈中的感应电动势为零D ．t 4时刻，线圈中的感应电动势最大3、一交流发电机的感应电动势e ＝E m sin ωt ，如将线圈的匝数增加一倍，电枢的转速也增加一倍，其他条件不变，感应电动势的表达式将变为( )A ．e ′＝2E m sin 2ωtB ．e ′＝2E m sin 4ωtC ．e ′＝4E m sin 2ωtD ．e ′＝4E m sin 4ωt4、(多选)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5-1-11甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，则( )A ．t ＝0.005 s 时穿过线框的磁通量的变化率为零B ．t ＝0.01 s 时线框平面与中性面重合C ．感应电动势的最大值为311 VD ．线框转动是从中性面开始计时的5、如图4甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO ′以恒定的角速度ω转动。

交变电流知识点总结

交变电流知识点总结交变电流知识点总结交变电流是指方向和大小都随时间改变的电流。

它是电力系统中最常用的电流形式之一，下面将从以下几个方面进行详细总结。

一、交变电流的基本概念1. 交变电流的定义：方向和大小都随时间改变的电流。

2. 交变电流的周期：一个完整的正弦波所需要的时间，单位为秒。

3. 交变电流的频率：单位时间内正弦波重复出现的次数，单位为赫兹。

4. 交变电压和交变电流之间的关系：根据欧姆定律，U=IR，所以在同一线路上，当交变电压增大时，相应地会导致交变电流增大。

二、正弦波及其特性1. 正弦波是指周期性地上升和下降，并且上升和下降速度相等的波形。

2. 正弦波有三个重要参数：振幅、周期和相位。

3. 振幅是指正弦波上下振动时到达最高点或最低点时距离平衡位置最远的距离。

4. 周期是指正弦波一个完整振动所需要的时间。

5. 相位是指正弦波在某一时刻相对于另一个正弦波的位置。

三、交变电流的产生和传输1. 交变电流可以通过发电机产生，然后通过输电线路传输到消费者。

2. 交变电流在输电线路中会遇到一些损耗，如导线阻抗、绝缘损耗和地线损耗等。

3. 为了减少损耗，需要采取措施来提高输电效率，如增大导线截面积、使用更好的绝缘材料和优化输电线路设计等。

四、交变电流的应用1. 交变电流广泛应用于家庭用电、工业生产和公共设施等领域。

2. 家庭用电中常见的交变电器有灯具、空调、冰箱等。

3. 工业生产中常见的交变电器有发动机、照明设备、加热设备等。

4. 公共设施中常见的交变电器有街灯、信号灯、广告牌等。

五、安全注意事项1. 在使用交变电器时要注意安全，避免触摸裸露导线或插头。

2. 不要在潮湿或水淋条件下使用交变电器。

3. 不要在电器故障时自行修理，应该寻求专业人员的帮助。

4. 在更换灯泡、插头或其他电器元件时，应先切断电源。

总结：交变电流是一种方向和大小都随时间改变的电流形式。

正弦波是交变电流中最常见的波形，具有振幅、周期和相位三个重要参数。

人教版高中物理选择性必修第2册第三章交变电流第1节交变电流

交变电流的变化规律及书写技巧 [学透用活]
1．交变电流的峰值 (1)由交变电动势的表达式 e＝NBSωsin ωt 可知，电动势的峰值 Em＝NBSω。 (2)交变电动势的最大值，由线圈匝数 N、磁感应强度 B、转动角速度 ω 及线
圈面积 S 决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，但转轴必须垂直于磁场，因此如图所示几种情况，若 N、B、S、ω 相同，则电动势的最大值相同。
二、交变电流的产生和变化规律 1．填一填 (1)交变电流的产生
①产生条件：在匀强磁场中，矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴转动。 ②过程分析(如图所示)
③感应电流随时间变化的曲线
(2)交变电流的变化规律 ①中性面：线圈转到与磁场垂直的平面。 ②电动势瞬时变化规律推导
设线圈 t＝0 时刚好转到中性面位置，设线圈转动的角速度为 ω，AB 和
[解析] t1、t3 时刻通过线圈的磁通量最大，而磁通量的变化率等于零，线圈中感应电流方向改变，A 正确 B 错误；t2、t4 时刻磁通量为零，线圈与磁场平行，磁通量变化率最大，产生的感应电动势最大，线圈中感应电流方向没有改变，C、D 错误。
[答案] A
[规律方法] 分析图像问题的两个关键点
[规律方法] 交变电流瞬时值表达式的书写技巧
(1)确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式 Em＝NBSω 求出相应峰值。
(2)确定线圈的角速度：可根据线圈的转速或周期由 ω＝2Tπ＝2πf 求出，f 表示线圈的频率也可表示每秒的转数。
(3)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 e-t、i-t、u-t 图像为正弦函数图像，函数式为正弦函数。 ②线圈从垂直中性面位置开始转动，则 e-t、i-t、u-t 图像为余弦函数图像，函数式为余弦函数。

2022年高考物理总复习第一部分常考考点复习第十二章第1讲交变电流的产生和描述

第十二章交变电流、电磁振荡与电磁波、传感器第1讲交变电流的产生和描述【课程标准】通过实验，认识交变电流。

能用公式和图像描述正弦交变电流，并能测算交变电流的峰值和有效值【素养目标】物理观念：知道交变电流的产生过程，能正确书写交变电流的函数表达式，理解掌握交变电流图像的意义科学思维：掌握交变电流有效值的计算方法，会区别交变电流的“四值”，明确其在具体情况中的应用技巧一、交变电流、交变电流的图像1．交变电流(AC)：电流、电压大小和方向都随时间做周期性变化。

正弦式电流是最简单、最基本的交变电流，如图所示。

2．正弦交流电的产生及图像：(1)产生如图所示，在匀强磁场里，线圈绕垂直磁场方向的轴匀速转动。

(2)中性面(3)图像公式(从中性面位置开始计时)图像感应电动势e＝Emsinωt电压u＝U m sinωt电流i＝I m sinωt注意：电动势的峰值(最大值)E m＝NBSω，由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω及线圈面积S(S为有效面积)决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，但转轴必须垂直于磁场。

若线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧姆定律得I m＝EmR＋r，U m＝EmR＋rR。

命题·生活情境如图所示，几位同学在北京某学校的操场上做“摇绳发电”实验，其中两位同学分别站在地面上的东西方向，像跳绳一样手摇导线。

(1)摇绳发电，产生的电流是直流电还是交流电？提示：交流电。

(2)当导线从上向下运动时，通过灵敏电流计的电流方向是“A→B”还是“B→A”？提示：B→A。

二、描述交变电流的物理量1．周期和频率：(1)周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T表示，单位是秒(s)。

(2)频率：交变电流完成周期性变化的次数与所用时间之比。

用f表示，单位是赫兹(Hz)。

(3)ω、T、f的关系：ω＝2πT＝2πf，T＝1f或f＝1T。

注意：我国民用交变电流的周期T＝0.02 s，频率f＝50 Hz，ω＝100π rad/s，电流方向每秒钟改变100次。

2015届高三物理大一轮复习：10-1 交变电流的产生和描述

图象
电流
Em i＝Imsin ωt＝ sin ωt R＋ r
2.两个特殊位置的特点 ΔΦ (1)线圈平面与中性面重合时， S⊥B， Φ 最大，＝0， e＝0， Δt i＝0，电流方向将发生改变． ΔΦ (2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e 最 Δt 大，i 最大，电流方向不改变．
对正(余)弦交流电有：的量(如电功、电功率、电热 Em E＝ 2 有效值 Um U＝ 2 Im I＝ 2 等) (2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值 (4)电表的读数为有效值
物理量
物理意义 E ＝BLv
－
适用情况及说明
平均值
ΔΦ E ＝n Δt
－
计算通过电路截面的电荷量
速转动．
(2) 图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线．如图 (e) 、 (f)所示．
判断正误，正确的划“√”，错误的划 “×”．
(1) 交变电流的主要特征是电流的方向随时间发生周期性变
化． (2)线圈平面与磁感线垂直的位置称为中性面．感应电动势为最大． ( ( ( ) ) )
判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”． (1)在一个周期内交变电流的方向要改变两次． ( )
(2)交流电气设备上所标的电压和电流值及交流电压表和电流表测量的是交流电的有效值． (3)交变电流的峰值总是有效值的 2倍．
答案 (1)√ (2)√ (3)×
( (
) )
基础自测
1．(单选)关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列
4．(多选)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．从开始转动经过周期，线框中的平均感应电动势为 2nBS 4 D．感应电动势瞬时值为 e＝2nπBSsin 2nπt ( )．

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