2012版高三物理一轮复习课件：13.1交变电流的产生和描述(大纲版)
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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
2012高考物理复习(第1轮)课件-交变电流(精)
7
一、交变电流的产生及其变化规律
1.交变电流
大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流.如 图13-1-1所示的电流都属于交变电流，其中①图所示 的电流是按正弦规律变化的，叫正弦式交变电流.
图13-1-1
8
2.正弦式交变电流的产生及其变化规律 (1)正弦交变电流的产生 平面线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴做匀速转动时， 产生正弦(或余弦)交变电动势，当外电路闭合时形成正
图13-1-2
12
说明：在图象中可由纵轴读出交流电的最大值，由横轴 读出交流电的周期T或线圈转过的角度θ=ωt.
13
矩形线圈在匀强磁场中匀速运动，所产生的交变电 流的波形如图13-1-3所示，可知( )
A.在t1时刻穿过线圈的磁通量达到峰值
B.在t2时刻穿过线圈的磁通量达到峰值
C.在t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值 D.在t4时刻穿过线圈 的磁通量的变化率达 到峰值
终输出的主要为低频交变电流和直流电.所以D项正确.
26
一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强磁场中， 线框平面与磁场垂直，电阻为0.36Ω.磁感应强度B随 时间t的变化关系如图13-1-8所示，则线框中感应电流 的有效值为( )
B
图13-1-8
27
A.
2 10 A
-5
B.
6 10 A
-5
10
(3)正弦式交变电流的变化规律
若从线圈经过中性面开始计时，e=Emsinωt， i=Imsinωt;若从线圈平面与磁感线平行开始计时，
e=Emcosωt，i=Imcosωt.
说明：①角频率ω等于线圈转动的角速度；②最大值 Em=NBSω；③交变电流的变化规律与线圈的形状
【新课标】2012高三物理总复习课件第10章第1单元交变电流的产生和描述
【解析】
电动势最大值 Em＝BSω，有效值
Em 2 E＝ ＝ BSω.由闭合电路欧姆定律可得 I 2 2 E 2BSω ΔΦ E ＝R＝ ， 电荷量 q＝ I ·Δt＝ R ·Δt＝ R ＝ 2R BS R. 2BSω BS 【答案】 R 2R
3．如图所示，处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中的单匝矩形线圈 abcd， 以恒定的角速度 ω 绕 ab 边转动，磁 场方向水平向右， 线圈所围面积为 S， 线圈导线的总电阻为 R.t＝0 时刻线 圈平面与纸面重合，且 cd 边正在离开纸面向外运 动，则( )
π 由部分电路欧姆定律得：t＝ 时， 4ω 2nBl2ωR 电阻 R 两端电压为 U＝iR＝ . 4R＋r nBl2ω 2nBl2ωR 【答案】 i＝ sin ωt (2) 2R＋r 4R＋r
规律小结 只有当线圈从中性面位置开始计时，电流 的瞬时值表达式才是正弦形式． 再就是 Em ＝nBSω，S 为有效面积．
峰 最大的 Em＝nBSωIm 讨论电容器的击 值 瞬时值 ＝Em/(R＋r) 穿电压 (1)计算与电流的 热效应有关的量 跟交变 对正(余)弦交 (如功、功率、热 电流的 有 流电有：E＝ 量等) 热效应 效 (2)电气设备“铭 Em/ 2 等效的 U＝Um/ 2 值 牌”上所标的一 恒定电 I＝Im/ 2 般是有效值 流值 (3)保险丝的熔断 电流为有效值
二、描述交变电流的物理量 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 2π 时间 ；单位是秒(s)．公式：T＝ . 一周)所需的______ ω 周期性变化 (2)频率 f：交变电流在 1 s 内完成____________
赫兹(Hz) ． 的次数，单位是_________
【解析】 (1)沿 O′O 方向看去，磁场分 布的侧视图如图所示．由图可知，线圈转 动时只有一条边切割磁感线，产生感应电 动势，在 t 时刻线圈的电动势为 e＝nBlv1＝nBlv· sin ωt l 其中 v＝ω· 2 1 2 解得 e＝ nBl ωsin ωt 2
高三物理一轮复习 32101：交变电流的产生和描述课件
1．线圈平面和中性面平行时有哪些特点？
(1)线圈各边都不切割磁感线，感应电动势为零，即感应电流等于零．(2)
磁感线垂直于该时刻的线圈平面，所以磁通量最大，但磁通量的变化率为
零．(3)交变电流的方向在中性面的两侧是相反的．(4)线圈每经过一次中性面，
电流方向改变一次．
2．线圈平面跟中性面垂直时，有哪些特点？
1．交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值的比 较
物理 量
物理含义
重要关系
适用情况及说明
瞬时 交变电流某一时刻
值
的值
e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt
计算线圈某时刻的 受力情况
峰值 最大的瞬时值
Em＝nBSω Im＝Em/(R＋r)
讨论电容器的击穿 电压
1、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 2、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。 3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。 4、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。 5、诚实比一切智谋更好，而且它是智谋的基本条件。 6、做老师的只要有一次向学生撒谎撒漏了底，就可能使他的全部教育成果从此为之失败。2022年1月2022/1/292022/1/292022/1/291/29/2022 7、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。2022/1/292022/1/29January 29, 2022 8、教育者，非为已往，非为现在，而专为将来。2022/1/292022/1/292022/1/292022/1/29
2.预计在2011年的高考中，对交变电流的考查仍集中在 上述知识点上，但是交变电流的有关知识与其他知识 有很多的结合点，如电路结构分析、电路的动态分析 、电功、电功率的计算，带电粒子在交变电场中的运 动等，所以在今后的考查中可能在大综合题中体现对 交变电流的考查，难度可能较大一些.
第十一章第1讲交变电流的产生与描述-2025年高考物理一轮复习PPT课件
高考一轮总复习•物理
第17页
典例 1 (2021·北京卷)一正弦式交变电流的 i-t 图像如图所示．下列说法正确的是( )
A．在 t＝0.4 s 时电流改变方向
B．该交变电流的周期为 0.5 s
C．该交变电流的表达式为 i＝2cos 5πt A
D．该交变电流的有效值为
2 2
A
高考一轮总复习•物理
第10页
高考一轮总复习•物理
第11页
1．思维辨析 (1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流．( ) (2)线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最 大．( ) (3)矩形线圈在匀强磁场中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．( √ ) (4)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值. ( √ ) (5)交流电压表和交流电流表测量的是交流电的峰值．( )
直 观 情 境
高考一轮总复习•物理
第6页
2.正弦交变电流的产生及图像 (1)产生 ①产生：如图所示，在匀强磁场中，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.
直 观 情 境
高考一轮总复习•物理
第7页
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
解析
高考一轮总复习•物理
第31页
2．[交流有效值的计算]某品牌电热毯的简易电路如图甲所示，电热丝的电阻为 R＝484 Ω，现将其接在 u＝220 2·sin 100πt(V)的正弦交流电源上，电热毯被加热到一定温度后， 温控装置 P 使输入电压变为如图乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝的电阻保持 不变，则保温状态下，理想交流电压表 V 的读数和电热毯消耗的电功率最接近下列哪一组 数据( )
高三物理高考第一轮复习课件：交变电流的产生和描述
提示:由Φ—t图象可以看出,在磁通量为零的时刻,磁
通量的变化率最大,产生的感应电动势也最大,原因是 此时线圈的两边框垂直切割磁感线,产生的感应电动 势为最大值.
热点二 对交变电流有效值的理解 1.交变电流的“四值”的比较
物理量 瞬时值
物理 含义
重要 关系
交变电流 某一时刻 的值
e=Emsin ωt i=Imsin ωt
=0.02 s
线圈匀速转动一周,外力做功大小等于电功的大小,即
W=I2(R+r)T=( E )2(R+r)T Rr
代入数据得W=98.6 J
(4)从t=0起转过90°的过程中,Δt内流过R的电荷量 q= NΦtNBS N1 B l2 l
(Rr)t Rr Rr 代入数据得q=0.1 C.
答案 (1)adcba (2)e=314cos 100πt V
第十章 交变电流 传感器
第1课时 交变电流的产生和描述 变压器 考点自清
一、交变电流的产生和变化规律 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.正弦式交变电流（如图1所示）
图1
（1）定义:按 正弦规律 变化的交变电流.
（2）产生:将闭合矩形线圈置于匀强 磁场中,并绕 垂
变化,且最大感应电动势Em=nBabω,所以感应电动势 的瞬时值表达式为e=nBabωsin ωt.
(3) En Φ t nπB2 / (a) b2nπBab
(4)i=
e
nBasbinπ
3
3nBab
Rr Rr
2(Rr)
答案 (1)自下而上 (2)e=nBabωsin ωt
(3) 2nBab
通量的变化率最大,产生的感应电动势也最大,原因是 此时线圈的两边框垂直切割磁感线,产生的感应电动 势为最大值.
热点二 对交变电流有效值的理解 1.交变电流的“四值”的比较
物理量 瞬时值
物理 含义
重要 关系
交变电流 某一时刻 的值
e=Emsin ωt i=Imsin ωt
=0.02 s
线圈匀速转动一周,外力做功大小等于电功的大小,即
W=I2(R+r)T=( E )2(R+r)T Rr
代入数据得W=98.6 J
(4)从t=0起转过90°的过程中,Δt内流过R的电荷量 q= NΦtNBS N1 B l2 l
(Rr)t Rr Rr 代入数据得q=0.1 C.
答案 (1)adcba (2)e=314cos 100πt V
第十章 交变电流 传感器
第1课时 交变电流的产生和描述 变压器 考点自清
一、交变电流的产生和变化规律 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.正弦式交变电流（如图1所示）
图1
（1）定义:按 正弦规律 变化的交变电流.
（2）产生:将闭合矩形线圈置于匀强 磁场中,并绕 垂
变化,且最大感应电动势Em=nBabω,所以感应电动势 的瞬时值表达式为e=nBabωsin ωt.
(3) En Φ t nπB2 / (a) b2nπBab
(4)i=
e
nBasbinπ
3
3nBab
Rr Rr
2(Rr)
答案 (1)自下而上 (2)e=nBabωsin ωt
(3) 2nBab
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
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。
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。
高中物理选考一轮总复习课件专题十三交变电流基础篇
03
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
实验步骤和数据记录
| 1 | 10 | 10 | 1 | 7.07 | 0.707 | 0 |
| 3 | 30 | 10 | 0.33 | 7.07 | 0.236 | 0 |
| 2 | 20 | 10 | 0.5 | 7.07 | 0.354 | 0 |
03
02
电流变换
通过改变变压器的匝数比，可以实现电流的变换。例如 ，在电子电路中，常用变压器来实现阻抗匹配和电流放 大。
隔离作用
变压器还具有隔离作用，可以将输入电路与输出电路隔 离开来，从而避免电路之间的相互干扰。这在一些需要 高抗干扰能力的场合非常有用。
04 远距离输电与能源利用
远距离输电必要性及挑战
高中物理选考一轮总 复习课件专题十三交
变电流基础篇
汇报人：XX 20XX-01-17
目录
• 交变电流基本概念与产生 • 电阻、电感和电容对交变电流作用 • 变压器原理与应用 • 远距离输电与能源利用 • 安全用电常识与预防措施 • 实验：测量交变电流相关参数
01 交变电流基本概念与产生
交变电流定义及特点
实验原理
利用示波器、电压表、电流表等实验仪器，对交变电流进行测量和分析。通过测量电压和电流的峰值 、有效值、相位差等参数，可以计算出交变电流的功率、阻抗等特性。
实验步骤和数据记录
实验步骤 1. 连接实验电路，包括电源、电阻、电流表、电压表等。
2. 打开电源，调整交变电流的频率和幅度。
实验步骤和数据记录
并网控制策略
为了保证电力系统的稳定性和安全性，新能源并网发电需要采取一系列控制策略，如最大 功率点跟踪控制、无功功率控制、低电压穿越控制等。这些控制策略可以提高新能源发电 的利用率和电力系统的稳定性。
2012届高考物理一轮复习 第44讲 交变电流的产生及描述精品课件
第44讲 │ 要点探究 44讲
44－ 图 44－3 L2 BSω e＝2BL1v⊥＝2BL1vsinθ＝2BL1·ω ·sinωt＝BSωsinωt 2 NBSω 为线圈面积． 若线圈有 N 匝，e＝NBSωsinωt，其中 S 为线圈面积． 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，将经过两个特殊位置： 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，将经过两个特殊位置：
第十单元 │ 使用建议 使用建议
1. 本单元复习是根据交变电流的产生 本单元复习是根据交变电流的产生——交变电流的 交变电流的 描述——交变电压的改变 交变电压的改变——交变电流的输送这条主线编排 描述 交变电压的改变 交变电流的输送这条主线编排 的． (1)突出主干知识：通过复习，要求学生能根据法拉第电 突出主干知识：通过复习， 突出主干知识 磁感应定律理解交变电流的产生及其变化规律． 磁感应定律理解交变电流的产生及其变化规律．不仅要求对 产生交流电的具体模型有明确认识， 产生交流电的具体模型有明确认识，而且能根据实际模型确 定交流电的变化规律——数学表达式、图象或根据图象确定 数学表达式、 定交流电的变化规律 数学表达式 相应的物理模型． 相应的物理模型．
第44讲 │ 考点整合 44讲 考点整合
一、正弦式交变电流的产生 1.产生原理：__________原理 如图 44－1 所示，匀速旋转线圈时， 产生原理： 电磁感应 原理 原理(如图 － 所示，匀速旋转线圈时， 产生原理 ab、cd 将切割磁感线产生周期性变化的电流 ． 、 将切割磁感线产生周期性变化的电流)．
第44讲 │ 要点探究 44讲 要点探究
► 探究点一 交变电流的产生和描述
如图 44－3 甲所示，将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它 － 甲所示，将一个平面线圈置于匀强磁场中， 绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中就会产生正弦式交变电流． 绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中就会产生正弦式交变电流． 如图乙所示， 如图乙所示，由中性面开始经过时间 t 转过角度 θ＝ωt，线圈 ＝ ， ad、bc 切割磁感线产生电动势 e. 、
高考物理一轮复习考点考法第12章交变电流课件高三全册物理课件
12/8/2021
例1
【解析】
在 t＝0.01 s 时刻，电动势为零，则线圈平面位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，选项 A
错误；电动势的最大值为 Em＝6
2 V，电压表测量的是有效值，故示数为6 2 V＝6 V，选 2
项
B
错误；灯泡消耗的功率
E2 62 P＝ R ＝12
W＝3
W，选项 C 正确；周期为 0.02
第12章 交变电流
l 考点33 交流电的产生与描述 l 考点34 变压器 电能的输送
12/8/2021
考点33 交流电的产生与描 述
➢必备知识 全面把握
➢核心方法 重点突破
考法1 交变电流的图像问题 考法2 有效值和平均值的求解
➢考法例析 成就能力
题型1 交流电的产生及变化规律 题型2 交变电流的“四值”及应用
题型1 交流电的产生及变化规律
例1
图甲是一台小型发电机的构造示意图，线圈逆时针 转动，产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图 像如图乙所示．发电机线圈的内阻不计，外接灯
泡A．在的t＝电0.阻01 s为时刻1，2穿Ω过线.圈则的磁(通量为零)
B．电压表的示数为 6 2 V C．灯泡消耗的电功率为 3 W D．若其他条件不变，仅将线圈的转速提高一倍，则线圈电动势的表达式 e＝ 12 2sin 100πt(V)
12/8/2021
例2
【解析】 交变电流的最大值
Im＝ERm＝nBRSω，则交变电流的有效值
I＝
Im ＝nBSω，交变电流的平 2 2R
均值
E nΔΔΦt nB·ΔΔt S nBS 2nBSω
I＝R＝ R ＝
R
＝ π＝ R×2ω
πR
例1
【解析】
在 t＝0.01 s 时刻，电动势为零，则线圈平面位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，选项 A
错误；电动势的最大值为 Em＝6
2 V，电压表测量的是有效值，故示数为6 2 V＝6 V，选 2
项
B
错误；灯泡消耗的功率
E2 62 P＝ R ＝12
W＝3
W，选项 C 正确；周期为 0.02
第12章 交变电流
l 考点33 交流电的产生与描述 l 考点34 变压器 电能的输送
12/8/2021
考点33 交流电的产生与描 述
➢必备知识 全面把握
➢核心方法 重点突破
考法1 交变电流的图像问题 考法2 有效值和平均值的求解
➢考法例析 成就能力
题型1 交流电的产生及变化规律 题型2 交变电流的“四值”及应用
题型1 交流电的产生及变化规律
例1
图甲是一台小型发电机的构造示意图，线圈逆时针 转动，产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图 像如图乙所示．发电机线圈的内阻不计，外接灯
泡A．在的t＝电0.阻01 s为时刻1，2穿Ω过线.圈则的磁(通量为零)
B．电压表的示数为 6 2 V C．灯泡消耗的电功率为 3 W D．若其他条件不变，仅将线圈的转速提高一倍，则线圈电动势的表达式 e＝ 12 2sin 100πt(V)
12/8/2021
例2
【解析】 交变电流的最大值
Im＝ERm＝nBRSω，则交变电流的有效值
I＝
Im ＝nBSω，交变电流的平 2 2R
均值
E nΔΔΦt nB·ΔΔt S nBS 2nBSω
I＝R＝ R ＝
R
＝ π＝ R×2ω
πR
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共 45 页
8
解析:由题意,先求出角速度ω f=1500 r/min=25 Hz,ω=2πf=50π rad/s 感应电动势的最大值为Em=NBωS=100×0.5×50π×0.01 V=78.5 V 由题图可以看出,线圈是从中性面开始计时的,产生交变电动 势的瞬时值表达式应为e=Emsinωt. 所以转过30°角时的电动势为e=Emsin30°=78.5× 1 V=39.3
都有关系,线圈自感系数越大､交变电流的频率越高,感抗也
越大.
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28
2.电容接在交流电路中,由于电容器交替进行充电和
放电,使电路中有了电流,表明交流电能通过电容,电容虽能通 过交变电流,但对交变电流也有阻碍作用,其大小用容抗来 表示.容抗与电容器的电容和交变电流的频率都有关系,电 容量越大､交变电流的频率越高,容抗越小.
表达式为:
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25
(2)在线框由图示位置匀速转动90°的过程中,流过R的电流由
0变化到最大值,故可以用有效值计算电阻R产生的热量
Im T nBL2 2 2 Q I R , 其中I ,T , 4 2 2 2( R r ) T n 2 B 2 L4 R 故Q I R . 2 4 16( R r )
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13
画出交变电流的电压随时间变化图象如图所示.
答案 : 20V 10 2V
0.02s 50Hz图见解析
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14
第二关:技法关 解读高考
解题技法
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15
一､
关于交流电的四值问题
技法讲解 1.求交变电流的有效值 (1)重点理解交流电有效值的含义.根据电流的热效应,即交流 和直流通过同样的电阻,在相同时间内产生的热量相等,这 一直流电流的数值为交流电流的有效值,即可求得有效值.
始计时,则e=Emaxsinωt.用Emax表示峰值NBSω,则
e=Emaxsinωt. 电流i=
Emaxsinωt=I sinωt. max R
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6
若线圈从磁感线与线圈平面平行的位置开始计时,上面表达式
变为:e=NBSωcosωt,i=Imaxcosωt.
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7
活学活用
1.如图所示,有一闭合的正方形线圈,匝数N=100匝,边长为10 cm,线圈总电阻为10 Ω.线圈绕OO′轴在B=0.5 T的匀强磁 场中匀速转动,每分钟转1500转.求线圈平面从图示位置转 过30°时,感应电动势的值是多少?
第十三章 交变电流 电磁场 电磁波
第一课时 交变电流的产生和描述
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1
第一关:基础关 展望高考
基础知识
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2
一､
交变电流
知识讲解 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流.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.
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10
说明:各种交流电电器设备上所标的,交流电表所测量的,均为
有效值.
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11
(4) 周期和频率:交变电流完成一次周期性变化所用的时间叫
周期;1s内完成周期性变化的次数叫频率,它们和角速度间的 关系为:ω=
2 =2πf. T
(5) 平均值:交流电图象中波形与t轴所围面积与时间的比值叫
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3
说明:方向不随时间变化的电流称为直流.
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4
二､
正弦式交变电流的产生及变化规律
知识讲解 (1)产生:在匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线 圈里产生的是正弦式交变电流.
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5
(2)规律:
①中性面特点:穿过线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为 零,感应电动势为零.线圈经过中性面时,内部的电流方向要 发生改变. ②函数形式:N匝面积为S的线圈以角速度ω转动,从中性面开
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21
典例剖析
【例1】 如图所示,边长为L的正方形线框abcd的匝数为n,ad 边的中点和bc边的中点连线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OO′连线为轴,以角速度ω匀速转
动,求:
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22
共 45 页
交流电平均值.在计算通过导体电荷量时,只能用交流电平均 值.
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12
活学活用 2.交变电流电压表达式为u=20sin314t V,求这个交变电压的 最大值Um､有效值U､周期T､频率f.画出交变电流的u-t图象.
Um 解析 : 据题意, 交变电流电压最大值U m 20 V, 有效值U 2 2 2 1 10 2V , 周期T s 0.02 s, 频率f 50 Hz. 314 T
A
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39
答案:B 点评:能够从交变电流图像中找出交变电流的最大值,知道 有效值与最大值的关系以及电路特点是解答该题的关键.
共 45 页
40
5.正弦交变电压u=50sin314t V,加在一氖管的两端.已知当氖 管两端电压达到 25 2 V时,才开始发光,则此氖管在一周期 内发光时间是多少?在5 min内发光次数是多少?
2
求流过R的电荷量须用电流的平均值计算.在转过90过 程中的平均电动势为 : 1 nB L2 n nBL2 2 E ; t 2
共 45 页 26
E nBL2 流过R的平均电流I . R r (R r) T nBL2 nBL2 所以流过R的电荷量q I , 4 ( R r ) 2 2( R r ) 由部分电路欧姆定律可得电阻R上的最大电压 nBL2 nBL2 R U m Im R R . 2( R r ) 2( R r )
时应注意.讨论电容器耐压问题时应根据交流电的最大值.
共 45 页
18
(2)有效值
在研究交变电流做功､电功率以及产生热量时,只能用有效值. 另外,各种交流电表指示的电压､电流和交流电器上标注的额 定电流､额定电压,指的都是有效值.与热效应有关的计算, 如保险丝的熔断电流等都必须用有效值.
共 45 页
共 45 页
37
4.电阻R1､R2与交流电源按照右图方式连接,R1=10 Ω.R2=20
Ω合上开关S后,通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化 的情况如下图所示.则
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38
A.通过R1的电流有效值是1.2 A 2 B.R1两端的电压有效值是6 V
C.通过R2的电流最大值是1.2
D.R2两端的电压最大值是 6 2V
电路中I丙=0,I甲不变,I乙增大;又因为灯泡亮度与热功率
(P=I2R)成正比.所以只有丙灯不亮,乙灯最亮,故选D. [答案] D
共 45 页 31
第三关:训练关 笑对高考
随堂· 训练
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32
1.一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转
动,线圈所围面积的磁通量Φ随时间t变化的规律,如图所示, 下列论述正确的是( )
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43
1 1 2 T t1 4 314 8 314 8 3 1 3 t2 T 4 314 8 5 1 5 t3 T 4 314 8 7 1 7 t4 T 4 314 8
面与磁场垂直,电阻为0.36 Ω.磁感应强度B随时间t的变化 关系如图所示,则线框中感应电流的有效值为( )
A. 2 105 A B. 6 105 A C. 2 105 A 2 3 2 D. 105 A 2
答案:B
共 45 页 35
3.如图所示,把电阻､电感器､电容器并联接到某一交流电源上,
19
(3)平均值
交变电流随时间变化的图像中图线与时间轴所围成的面 积与时间的比值叫平均值, 常用公式有E Blv ､E n 、 t E I 等. Rr 在研究交变电流通过导体截面电荷量时, 只能用平均值.
共 45 页
20
(4)瞬时值
交流电瞬时值表达式有两种,若从中性面开始计时其表达式为 i=Imsinωt;若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时其表达 式为i=Imcosωt. 在研究某一时刻线圈受到的电磁力时,只能用瞬时值.
共 45 页
29
典例剖析
【例2】 如图所示,三个灯泡是相同的,而且耐压足够,电源内 阻忽略.当单刀双掷开关S接A时,三个灯亮度相同,那S接B 时( )
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30
A.三个灯亮度相同
B.甲灯最亮,丙灯不亮 C.甲灯和乙灯亮度相同,丙灯不亮 D.只有丙灯不亮,乙灯最亮 [解析] 开关S接A时,甲､乙､丙三个支路均有交流电通过.开关 S接B时,电路处于直流工作状态,电容C“隔直､通交”;电 感L“阻交､通直”;R对交､直流有相同的阻抗.可判断此时
V.
答案:39.3 V
2
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9
三､
描述交变电流的物理量
知识讲解 (1)瞬时值:交变电流某一时刻的值. (2)峰值:即最大的瞬时值. (3)有效值:跟交变电流的热效应等效的恒定电流值叫做交变
电流的有效值.
对正弦式交流电,其有效值和峰值间关系为:
E Emax / 2, U Umax / 2, I Imax / 2.
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33
A.t1时刻线圈中感应电动势最大
B.t2时刻导线ad的速度方向跟磁感线垂直 C.t3时刻线圈平面与中性面重合 D.t4､t5时刻线圈中感应电流方向相同 解析:t1､t3､t5时刻线圈平面与中性面重合;0､t2､t4时刻线圈平面 与磁感线平行. 答案:BC
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34
2.一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框平