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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
2．峰值和有效值 (1)峰值：交变电流的峰值是它能达到的__最__大___值_． (2)有效值：让交流与恒定电流分别通过大小__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，则这个恒定电流 I、恒定电压 U 就是这值之间的关系 I＝___I_m2____，U＝___U_2m____，E＝Em2.
_正__弦_式____交流电．
甲
乙
丙
丁
• 2．正弦交变电流 • (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．
• (2)中性面 • ①定义：与磁场方向___垂_直____的平面． • ②特点：线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量__最__大__，
磁通量的变化率为__零____，感应电动势为__零___．线圈每经 过中性面一次，电流的方向就改变一次．
甲
乙
A
B
C
D
• 思路剖析：确定感应电流的变化图象，应从三个方面分析：(1)感应电 流的方向；(2)感应电流的大小；(3)感应电流大小的变化趋势．
• 【答案】D
【解析】矩形线圈绕垂直于匀强磁场的转轴匀速转动产生正弦式交变电流，
在开始计时(t＝0)时线圈在题图乙所示的位置，据右手定则判断电流为负方向，首
内容
要求 新课标卷真题
交变电流、交变电流的图象 Ⅰ
正弦交变电流的函数表达式、 峰值和有效值
Ⅰ
2016Ⅲ卷21题
理想变压器
2016Ⅰ卷16题， Ⅲ卷19题； Ⅱ 2015Ⅰ卷16题； 2014Ⅰ卷18题， Ⅱ卷21题
远距离输电
Ⅰ
实验十二 传感器的简单使 用
2016Ⅰ卷23题
命题热点
高考一轮复习课件：第十一章交变电流第三单元 第4课时2
生动形象：采用动 画、图片、视频等 多种形式，增强学 生的学习兴趣和记 忆效果
课件内容
第二章
交变电流的基本概念
交变电流的周期：电流完成 一次循环所需的时间
交变电流的波形：正弦波、 方波、三角波等
交变电流的峰值：电流在周 期内达到的最大值
交变电流的功率：表示交变 电流做功的能力，等于有效
值与频率的乘积
交变电流：周期性变化的电 流，其大小和方向随时间变
化
交变电流的频率：每秒钟电 流完成循环的次数
交变电流的相位：电流在周 期内的位置，用角度表示
交变电流的有效值：表示交 变电流大小的物理量，等于
直流电流的平方根
交变电流的产生及变化规律
交变电流的定义： 电流的大小和方 向随时间周期性 变化的电流
交变电流的产生： 由交流发电机或 交流变压器产生
交变电流的变化规 律：正弦波形，频 率、幅值、相位等 参数随时间变化
交变电流的应用： 广泛应用于电力 系统、电子技术 等领域
交变电流的有效值与峰值
有效值：表示交变电流的平均值，与直 流电流的物理意义相同
峰值：表示交变电流的最大值，是交变 电流的瞬时值
有效值与峰值的关系：有效值=峰值/√2
计算方法：有效值=√(1/T ∫(i^2 dt))， 其中T为周期，i为瞬时电流
应用：有效值用于计算交变电流的热效 应、电磁效应等，峰值用于计算交变电 流的瞬时值、最大电流等
交变电流的应用
交流电机： 用于驱动 各种机械 设备，如 风扇、泵、 压缩机等
交流电传 输：用于 远距离输 电，提高 传输效率 和稳定性
交流电照 明：用于 照明设备， 如白炽灯、 荧光灯等
交流电加 热：用于 加热设备， 如电炉、 电热水器 等
2025届高考物理一轮复习课件：第1讲+交变电流的产生和描述+(1)
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
0.707Em
I
Hale Waihona Puke Im 20.707Im
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2：在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈abcd。线圈cd边沿竖 直方向且与磁场的右边界重合。线圈平面与磁场方向垂直。从t＝0时刻起， 线圈以恒定角速度ω绕cd边沿如图5所示方向转动，规定线圈中电流沿abcda 方向为正方向，则从t＝0到t＝T时间内，线圈中的电流I随时间t变化关系图
象为（ B ）
C
最大值： 电容器的耐压值
平均值： 求通过的电荷量 q It
有效值：（1）求电功、电功率、电热、电热功率
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
0.707Em
I
Hale Waihona Puke Im 20.707Im
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2：在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈abcd。线圈cd边沿竖 直方向且与磁场的右边界重合。线圈平面与磁场方向垂直。从t＝0时刻起， 线圈以恒定角速度ω绕cd边沿如图5所示方向转动，规定线圈中电流沿abcda 方向为正方向，则从t＝0到t＝T时间内，线圈中的电流I随时间t变化关系图
象为（ B ）
C
最大值： 电容器的耐压值
平均值： 求通过的电荷量 q It
有效值：（1）求电功、电功率、电热、电热功率
2020高三物理一轮复习 13.1 交变电流的产生和描述精品
1．正(余)弦交流电的产生条件为：匀强磁 场、转轴垂直磁场方向、线圈匀速转动， 三者缺一不可，否则所产生的就不是正(余) 弦交变电流．
2．交变电流的变化规律与线圈的形状及转 动轴处于线圈平面内的某个位置无关．
3．线圈过中性面一次，电流方向改变一次， 线圈转一周，电流方向改变两次．
二、有效值计算问题
若线圈转到与中性面垂直位置开始计时， 则感应电动势与感应电流的表达式分别为：
e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt.
二、描述交变电流的物理量
1．交变电流的“四值”
(1)瞬时值：表示当线圈转到某一位置或某 一时刻，线圈中产生的感应电动势或感应 电流的值．正弦式交变电流的电动势、电 压和电流的瞬时值的表达式分别为：
正弦式交变电流的有效值与最大值之间 的关系为：
E＝Em2≈0.707 Em I＝ Im2≈0.707 Im U＝U2m≈0.707 Um
【注意】 以上关系式仅对正弦式交变电 流适用，对其他形式的交变电流并不适用， 其他情况需按照有效值的定义进行计算．
(4)平均值：交变电流图象中图象与时间轴所围
第1课时 交变电流的产生和描述
一、交变电流的产生和变化规律 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， 下图所示均为交变电流．
【注意】 方向随时间做周期性的变化是 交变电流的重要特征．
2．正弦式交变电流的产生
在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向且在线 圈平面内的轴匀速转动的线圈产生的电流 是正弦交变电流．
2．电容器对直流电路来说是断路，而交变 电流可以通过对电容器__充__电__、__放__电__、 使电路中有电流，故表现为交变电流，“通
过”了电容器．交变电流的频率越高，电容 对它的阻碍作用越小，所以“通_高__频___，阻 _低__频___”．
2．交变电流的变化规律与线圈的形状及转 动轴处于线圈平面内的某个位置无关．
3．线圈过中性面一次，电流方向改变一次， 线圈转一周，电流方向改变两次．
二、有效值计算问题
若线圈转到与中性面垂直位置开始计时， 则感应电动势与感应电流的表达式分别为：
e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt.
二、描述交变电流的物理量
1．交变电流的“四值”
(1)瞬时值：表示当线圈转到某一位置或某 一时刻，线圈中产生的感应电动势或感应 电流的值．正弦式交变电流的电动势、电 压和电流的瞬时值的表达式分别为：
正弦式交变电流的有效值与最大值之间 的关系为：
E＝Em2≈0.707 Em I＝ Im2≈0.707 Im U＝U2m≈0.707 Um
【注意】 以上关系式仅对正弦式交变电 流适用，对其他形式的交变电流并不适用， 其他情况需按照有效值的定义进行计算．
(4)平均值：交变电流图象中图象与时间轴所围
第1课时 交变电流的产生和描述
一、交变电流的产生和变化规律 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， 下图所示均为交变电流．
【注意】 方向随时间做周期性的变化是 交变电流的重要特征．
2．正弦式交变电流的产生
在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向且在线 圈平面内的轴匀速转动的线圈产生的电流 是正弦交变电流．
2．电容器对直流电路来说是断路，而交变 电流可以通过对电容器__充__电__、__放__电__、 使电路中有电流，故表现为交变电流，“通
过”了电容器．交变电流的频率越高，电容 对它的阻碍作用越小，所以“通_高__频___，阻 _低__频___”．
交变电流章节复习PPT课件
关，计算电功和热量必须用有效值 ②有效值一般与所取时间的长短有关，在无特别说明时是以一个
周期的时间来确定有效值的． ③交流电压表和电流表通过交流电时，实际上已经由电表内部元
件把交流电变成了等效的直流，所以读出的就是交流的有效值， 并且电表的指针不会忽左忽右地摆动。
注意：电容器的耐压值是交流的最大值。
以下几种情况若B、N、S、ω相同，则Em相同：
2.1、如图所示，有一矩形线圈 abcd 在匀 强磁场中分别绕O1、O2轴以同样的角速度 匀速转动，那么此线圈在以O1、O2为轴分 别旋转到线圈平面与磁场垂直时，所产生 的感应电流之比为
A、1∶2 B、2∶1 C、1∶4 D、4∶1 E、1∶1
a O1 O2
(4)激光通信中的尖脉冲
四、交流发电机
1、构造 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、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
1．在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交 变电流的是 A B D ，属于正弦交变电流的是 A 。
三、交变电流的图像和变化规律 1、正弦交变电流的图象
e
Em
o
T/4
π/2
2T/4
3T/4
π
3π/2
T
t
2π ωt
三、交变电流的图像和变化规律
2、交变电流的变化规律
(1)感应电动势: e=nBsωsinωt=Emsinωt(从中性面开始计时) e=nBsωcosωt=Emcosωt(从B∥S开始计时)
（4）线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？ 线圈转到什么位置，电流最大？
周期的时间来确定有效值的． ③交流电压表和电流表通过交流电时，实际上已经由电表内部元
件把交流电变成了等效的直流，所以读出的就是交流的有效值， 并且电表的指针不会忽左忽右地摆动。
注意：电容器的耐压值是交流的最大值。
以下几种情况若B、N、S、ω相同，则Em相同：
2.1、如图所示，有一矩形线圈 abcd 在匀 强磁场中分别绕O1、O2轴以同样的角速度 匀速转动，那么此线圈在以O1、O2为轴分 别旋转到线圈平面与磁场垂直时，所产生 的感应电流之比为
A、1∶2 B、2∶1 C、1∶4 D、4∶1 E、1∶1
a O1 O2
(4)激光通信中的尖脉冲
四、交流发电机
1、构造 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、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
1．在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交 变电流的是 A B D ，属于正弦交变电流的是 A 。
三、交变电流的图像和变化规律 1、正弦交变电流的图象
e
Em
o
T/4
π/2
2T/4
3T/4
π
3π/2
T
t
2π ωt
三、交变电流的图像和变化规律
2、交变电流的变化规律
(1)感应电动势: e=nBsωsinωt=Emsinωt(从中性面开始计时) e=nBsωcosωt=Emcosωt(从B∥S开始计时)
（4）线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？ 线圈转到什么位置，电流最大？
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．
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．
2020届一轮复习人教版 交变电流 课件(5张)
第五章 交变电流
章末总结
知识网络
交变 电流
交变电流 的产生
产生
线圈在匀强磁场中绕 垂直于磁场的轴 匀速转动 磁通量 最大
线圈平面与中性面重合 感应电动势为 零
特殊位置
电流改变方向
磁通量为零 线圈平面与中性面垂直 感应电动势 最大
表达式：e＝Em sin ωt (从线圈位于中性面开始计时)，其中 Em＝_N_B_S_ω__
理想变压器
原理： 互感 现象 UU12=_nn_12__
基本规律 I1n1＝ I2n2
P1＝P2
电能输送 功率损失：P损＝ I2R线 电压损失：U损＝ IR线
交变 电流
交变电流 的产生
表征交变电 流的物理量
峰值：Em＝NBSω
有效值：根据 电流的热效应 定义，正弦交流电
Em
E＝__2__
1
1
周期T与频率f的关系：T＝__f _ 或f＝_T__
ΔΦ 平均值：E ＝_n_Δ__t _
交变 电流
电感器：通直流，阻 交流 ；通低
章末总结
知识网络
交变 电流
交变电流 的产生
产生
线圈在匀强磁场中绕 垂直于磁场的轴 匀速转动 磁通量 最大
线圈平面与中性面重合 感应电动势为 零
特殊位置
电流改变方向
磁通量为零 线圈平面与中性面垂直 感应电动势 最大
表达式：e＝Em sin ωt (从线圈位于中性面开始计时)，其中 Em＝_N_B_S_ω__
理想变压器
原理： 互感 现象 UU12=_nn_12__
基本规律 I1n1＝ I2n2
P1＝P2
电能输送 功率损失：P损＝ I2R线 电压损失：U损＝ IR线
交变 电流
交变电流 的产生
表征交变电 流的物理量
峰值：Em＝NBSω
有效值：根据 电流的热效应 定义，正弦交流电
Em
E＝__2__
1
1
周期T与频率f的关系：T＝__f _ 或f＝_T__
ΔΦ 平均值：E ＝_n_Δ__t _
交变 电流
电感器：通直流，阻 交流 ；通低
高三物理一轮复习：交变电流ppt 人教课标版
2
◆巩固练习
1、下面提到的交变电流的数字，哪些不是 指的有效值（ C ） A．交流电压表的读数 B．保险丝的熔断电流 C．电容器的击穿电压 D．用电器铭牌上标示的电压
◆注意：保险丝的熔断电流不是瞬时值
◆巩固练习
2、同一个正弦交流电在电学元件的作用下有的改 变了方向，有的二分之一周期的电流被截去， 有的四分之一周期的电流被截去，变成了下面 四个图像所示的电流，但峰值仍保持不变，则 电流有效值是原来峰值一半的是（ BCD）
★注意（1）磁通量最大时是平行切割磁感线，瞬时感应电动势为零 （2）磁通量最零时是垂直切割磁感线，瞬时感应电动势最大
◆巩固练习
1、在匀强磁场中有一矩形线圈，从中性面 开始绕垂直于磁感线的轴以角速度ω匀速 转动时，产生的交变电动势可以表示为 e=Emsinωt。现在把线圈的转速增为原来 的2倍，则交变电动势的瞬时值表达式为 （ ）D A、e=Emsinωt B、e=Emsin2ωt C、e=2Emsinωt D、e=2Emsin2ωt
◆提高练习
1、如图，处在垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强 磁场中的矩形线框MNPQ，以恒定的角速度ω绕对 角线NQ转动。已知MN长为l1，NP长为l2，线框电 阻为R。t=0时刻线框平面与纸面重合，下列说法正 确的是(ABD) 2 A.矩形线框产生的感应电动势有效值为 2 Bl l B.矩形线框转过π时的电流强度为零 Bl l C.矩形线框转动一周，通过线框任意横截面电荷量为 R D.矩形线框转过π过程中产生的热量为 B l l
◆巩固练习
2、如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以 分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角 速度匀速转动，当线圈平面分别转到与磁场方 向平行时（ABD） A．线圈中的感应电动势相等 B．线圈中的感应电流相等 C．dc边产生的感应电动势相等 D．通过线圈磁通量的变化率相等
◆巩固练习
1、下面提到的交变电流的数字，哪些不是 指的有效值（ C ） A．交流电压表的读数 B．保险丝的熔断电流 C．电容器的击穿电压 D．用电器铭牌上标示的电压
◆注意：保险丝的熔断电流不是瞬时值
◆巩固练习
2、同一个正弦交流电在电学元件的作用下有的改 变了方向，有的二分之一周期的电流被截去， 有的四分之一周期的电流被截去，变成了下面 四个图像所示的电流，但峰值仍保持不变，则 电流有效值是原来峰值一半的是（ BCD）
★注意（1）磁通量最大时是平行切割磁感线，瞬时感应电动势为零 （2）磁通量最零时是垂直切割磁感线，瞬时感应电动势最大
◆巩固练习
1、在匀强磁场中有一矩形线圈，从中性面 开始绕垂直于磁感线的轴以角速度ω匀速 转动时，产生的交变电动势可以表示为 e=Emsinωt。现在把线圈的转速增为原来 的2倍，则交变电动势的瞬时值表达式为 （ ）D A、e=Emsinωt B、e=Emsin2ωt C、e=2Emsinωt D、e=2Emsin2ωt
◆提高练习
1、如图，处在垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强 磁场中的矩形线框MNPQ，以恒定的角速度ω绕对 角线NQ转动。已知MN长为l1，NP长为l2，线框电 阻为R。t=0时刻线框平面与纸面重合，下列说法正 确的是(ABD) 2 A.矩形线框产生的感应电动势有效值为 2 Bl l B.矩形线框转过π时的电流强度为零 Bl l C.矩形线框转动一周，通过线框任意横截面电荷量为 R D.矩形线框转过π过程中产生的热量为 B l l
◆巩固练习
2、如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以 分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角 速度匀速转动，当线圈平面分别转到与磁场方 向平行时（ABD） A．线圈中的感应电动势相等 B．线圈中的感应电流相等 C．dc边产生的感应电动势相等 D．通过线圈磁通量的变化率相等
高考物理(全国通用)一轮总复习课件：专题12 交变电流 (共70张PPT)
高考帮·物理
考情精解读
2
考纲解读
命题规律
命题趋势
2 知识体系构建
专题十二 交变电流
高考帮·物理
考情精解读
3
考纲解读
命题规律
命题趋势
专题十二 交变电流
考点
2016 全国
2015 全国
2014 全国
自主命题地区
交变电流的产生, 理想变压器 【60% 】
·全国Ⅰ,16,分6 ·全国Ⅲ,19,6分
·全国Ⅰ,16,分6
高考帮·物理
考点全通关
8
考点2 变压器 远距离输电
专题十二 交变电流
一、理想变压器
1.构造:如图所示.变压器主要由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成. (1)原线圈:指与交流电源连接的线圈,也叫初级线圈. (2)副线圈:指与负载连接的线圈,也叫次级线圈. 2.理想变压器:不考虑能量损失的变压器称为理想变压器,即 理想变压器的输出 功率等于输入功率.
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考点全通关
高考帮·物理
考点全通关
1
考点1 交变电流的产生及其描述
专题十二 交变电流
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作交变电流. 2.图像:图(a)、(b)、(c)、(d)所示电流都属于交变电流,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.
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.
继续学习
高考帮·物理
考点全通关
2
二、正弦交流电的变化规律 1.中性面 (1)中性面: 线圈平面与磁感线垂直的位置称为中性面. (2)中性面的特点以及与峰值面(中性面的垂面)的比较
含义 磁通量
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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
4、平均值
E N t
应用:计算通过某导体截面的电量
qIt E t Ntt N
R总
R总
R总
小结：思维导图
六、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
变压器 电能的输送
原线圈 闭合铁芯 副线圈
一、变压器的构造
1、示意图
铁芯
原
∽ U1
线 圈
n1 n2
(1)闭合铁芯
(绝缘硅钢片叠合而成)
(2)原线圈(初级线圈)
其匝数用n1表示
副
与交变电源相连
线 圈
U2
(3)副线圈(次级线圈)
其匝数用n2表示
与负载相连
(4)输入电压U1 输出电压U2
2、符号
n1
位置时线圈中电线流圈最经大过？甲、丙
线圈转到甲、位向丙置发位时生置，改时电变线流。圈方中没有电流； 转到乙、丁位置时线圈中电流最大！
A(B)
中性面
与磁感线垂直的平面
D(C)
①线圈经过中性面时，感应电动势为零， 感应电流为零。
②线圈每经过中性面一次，交流电方向改 变一次，线圈每转动一周（交流电的一个 周期） ，两次经过中性面，交流电的方向 改变两次。
波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持 不变，此时交流电压表的读数是 ( B ) A、110V B、156V C、220V D、311V
u／V
P
u
V
311
电热毯 图1
0 0.01 0.02 0.03 0.04 t／s 图2
应用
A、计算电路中的电功、电热、电功率 用有效值 B、交流用电器的额定电压和额定电流 及保险丝的熔断电流指的是有效值；
A
B
e
Em
o
T/4
π/2
2T/4
3T/4
π
3π/2
T
t
2π ωt
五、交变电流的四值及其应用 1、瞬时值：（从中性面计时）
eEmsint
iImsint
uUmsin t
应用：计算线圈某时刻的受力情况
2、最大值----峰值
m nBS
U
m
R R
r m
Im
m Rr
应用：电容器和晶体管的耐压值
3、有效值(根据电流的热效应定义)
e为电动势在时刻t的瞬时值， Em为电动势的最大值（峰值）．
E e
sin t 正弦式交流电的产生的描述
m
1、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时，所产
生的交变电流按照正弦函数的规律变化——正弦式交流电
2、Em匀速转动过程中能产生电动势的最大值——峰值， ω为线圈转动的角速度 e为瞬时值
3、此表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立
4、若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧
I 姆定律 i
e
Rr
E m sin t Rr
sint
m
U R两端的电压为 u sint m
四.交流电的图像
b
c
c
d
a
d
k
L
A
B
b
K L
A
a
B
c
b
b
a
dk
a
A
L
B
c
K L
A d
B
b
c
a
d
k
L
I2
U2 R
n2
ΔΦ
E1 n1 Δt
ΔΦ E2 n2 Δt
E1 n1 E2 n2
原
若不考虑原副线圈的内阻有
∽ U1
线 圈
: U1=E1
U 1 n1 U 2 n2
铁芯
n1 n2
副
线 U2 圈
理想变压器原副线圈的端电压 跟它们的匝数成正比
U 1 n1 U 2 n2
1、n2 >n1 U2>U1——升压变压器 2、n2 <n1 U2 <U1——降压变压器
五、理想变压器的变流规律
理想变压器输入功率等于输出功率
P入= P出 即: U1I1=U2I2
n2
n1
n2
无铁芯
有铁芯
铁芯与线圈互相绝缘
问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？
变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接 交变电压U1后，副线圈是否产生电压U2？
二、变压器的工作原理 ——互感现象
铁芯
e
原
∽ U1
线 圈
n1 n2
副 线 U2 圈
0
t1
t2
t3
t
t4
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：
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
t=0
L1，AD、BC长L2 ，磁感应强度是B. ① 线圈与中性面的夹角是多少？
v11
A(B)
θ
t
② AB边的速度多大？ V L2
2
v v⊥
③ AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？
t
④ AB边中的感应电动势多大？
e 1B1 V L sin B1LL 2 2sin t
电能 → 磁场能 → 电能转化
(U1、I1) (变化的磁场)
( U2、I2)
若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?=0
三、理想变压器
——没有能量损失的变压器
输入功率等于输出功率
P入＝P出
四、理想变压器的变压规律
I1
原、副线圈中通过的磁通
量始终相同(无漏磁),因此产
~U1 n1
生的感应电动势分别是：
（1）、正弦交流电的有效值与最大值的关系是：
m;UUm;IIm.
2
22
（2）、一般交流电有效值的求法---- 分 2 2 R 2 t
实例探究
如图1所示，为电热毯的电路图，电热丝接在 u=311sin100πt V的电源上，电热毯被加热到一 定温度后，通过装置P 使输入电压变为图2所示
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？
交变电流的产生
交变电流产生示意图：
ABCD——线圈（切割磁感线）
｝ K、L——圆环
E 、 F——电刷
使线圈在转动时保 持与外电路的连接
A(B)
D(C)
A(B)
D(C) B
D(C)
A(B)
D(C)
A(B)
B
当线圈转到什么位置时线圈中没有电流？转到什么
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 变化的电流叫做交变电流,简 称交流(AC)。
2、直流电： 方向不随时间变化的电流叫
做直流电,简称直流（DC）。
例1
下列表示交变电流的有（CE ）
i
u
i
0
t0
t0
t
(A)
(B)
(C)
i
e
0
t0
t
(D)
(E)
二、交变电流的产生（交流发电机） 1、发电机的基本构造 线圈：转轴垂直于磁场方向 磁极：磁极间形成匀强磁场
⑤ 线圈中的感应电动势多大？
e2B1 LL 2 2si n tB Ssi n t
中性面
B
D(C)
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 ）
eBS si n t
若为N匝线圈
所以 eN B siS n t
令 E m =NBωS 则有 eEmsint
D、对于交流电若没有特殊说明的均指 有效值
4、平均值
E N t
应用:计算通过某导体截面的电量
qIt E t Ntt N
R总
R总
R总
小结：思维导图
六、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
变压器 电能的输送
原线圈 闭合铁芯 副线圈
一、变压器的构造
1、示意图
铁芯
原
∽ U1
线 圈
n1 n2
(1)闭合铁芯
(绝缘硅钢片叠合而成)
(2)原线圈(初级线圈)
其匝数用n1表示
副
与交变电源相连
线 圈
U2
(3)副线圈(次级线圈)
其匝数用n2表示
与负载相连
(4)输入电压U1 输出电压U2
2、符号
n1
位置时线圈中电线流圈最经大过？甲、丙
线圈转到甲、位向丙置发位时生置，改时电变线流。圈方中没有电流； 转到乙、丁位置时线圈中电流最大！
A(B)
中性面
与磁感线垂直的平面
D(C)
①线圈经过中性面时，感应电动势为零， 感应电流为零。
②线圈每经过中性面一次，交流电方向改 变一次，线圈每转动一周（交流电的一个 周期） ，两次经过中性面，交流电的方向 改变两次。
波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持 不变，此时交流电压表的读数是 ( B ) A、110V B、156V C、220V D、311V
u／V
P
u
V
311
电热毯 图1
0 0.01 0.02 0.03 0.04 t／s 图2
应用
A、计算电路中的电功、电热、电功率 用有效值 B、交流用电器的额定电压和额定电流 及保险丝的熔断电流指的是有效值；
A
B
e
Em
o
T/4
π/2
2T/4
3T/4
π
3π/2
T
t
2π ωt
五、交变电流的四值及其应用 1、瞬时值：（从中性面计时）
eEmsint
iImsint
uUmsin t
应用：计算线圈某时刻的受力情况
2、最大值----峰值
m nBS
U
m
R R
r m
Im
m Rr
应用：电容器和晶体管的耐压值
3、有效值(根据电流的热效应定义)
e为电动势在时刻t的瞬时值， Em为电动势的最大值（峰值）．
E e
sin t 正弦式交流电的产生的描述
m
1、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时，所产
生的交变电流按照正弦函数的规律变化——正弦式交流电
2、Em匀速转动过程中能产生电动势的最大值——峰值， ω为线圈转动的角速度 e为瞬时值
3、此表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立
4、若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧
I 姆定律 i
e
Rr
E m sin t Rr
sint
m
U R两端的电压为 u sint m
四.交流电的图像
b
c
c
d
a
d
k
L
A
B
b
K L
A
a
B
c
b
b
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dk
a
A
L
B
c
K L
A d
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I2
U2 R
n2
ΔΦ
E1 n1 Δt
ΔΦ E2 n2 Δt
E1 n1 E2 n2
原
若不考虑原副线圈的内阻有
∽ U1
线 圈
: U1=E1
U 1 n1 U 2 n2
铁芯
n1 n2
副
线 U2 圈
理想变压器原副线圈的端电压 跟它们的匝数成正比
U 1 n1 U 2 n2
1、n2 >n1 U2>U1——升压变压器 2、n2 <n1 U2 <U1——降压变压器
五、理想变压器的变流规律
理想变压器输入功率等于输出功率
P入= P出 即: U1I1=U2I2
n2
n1
n2
无铁芯
有铁芯
铁芯与线圈互相绝缘
问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？
变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接 交变电压U1后，副线圈是否产生电压U2？
二、变压器的工作原理 ——互感现象
铁芯
e
原
∽ U1
线 圈
n1 n2
副 线 U2 圈
0
t1
t2
t3
t
t4
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：
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
t=0
L1，AD、BC长L2 ，磁感应强度是B. ① 线圈与中性面的夹角是多少？
v11
A(B)
θ
t
② AB边的速度多大？ V L2
2
v v⊥
③ AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？
t
④ AB边中的感应电动势多大？
e 1B1 V L sin B1LL 2 2sin t
电能 → 磁场能 → 电能转化
(U1、I1) (变化的磁场)
( U2、I2)
若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?=0
三、理想变压器
——没有能量损失的变压器
输入功率等于输出功率
P入＝P出
四、理想变压器的变压规律
I1
原、副线圈中通过的磁通
量始终相同(无漏磁),因此产
~U1 n1
生的感应电动势分别是：
（1）、正弦交流电的有效值与最大值的关系是：
m;UUm;IIm.
2
22
（2）、一般交流电有效值的求法---- 分 2 2 R 2 t
实例探究
如图1所示，为电热毯的电路图，电热丝接在 u=311sin100πt V的电源上，电热毯被加热到一 定温度后，通过装置P 使输入电压变为图2所示
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？
交变电流的产生
交变电流产生示意图：
ABCD——线圈（切割磁感线）
｝ K、L——圆环
E 、 F——电刷
使线圈在转动时保 持与外电路的连接
A(B)
D(C)
A(B)
D(C) B
D(C)
A(B)
D(C)
A(B)
B
当线圈转到什么位置时线圈中没有电流？转到什么
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 变化的电流叫做交变电流,简 称交流(AC)。
2、直流电： 方向不随时间变化的电流叫
做直流电,简称直流（DC）。
例1
下列表示交变电流的有（CE ）
i
u
i
0
t0
t0
t
(A)
(B)
(C)
i
e
0
t0
t
(D)
(E)
二、交变电流的产生（交流发电机） 1、发电机的基本构造 线圈：转轴垂直于磁场方向 磁极：磁极间形成匀强磁场
⑤ 线圈中的感应电动势多大？
e2B1 LL 2 2si n tB Ssi n t
中性面
B
D(C)
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 ）
eBS si n t
若为N匝线圈
所以 eN B siS n t
令 E m =NBωS 则有 eEmsint