第十章第一节交变电流的产生和描述新版

考纲展示

1. 交变电流、交变电流的图象I

2. 正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值I

3. 理想变压器n

4. 远距离输电I

实验十一：传感器的简单使用

说明：1•不要求讨论交变电流的相位和相位

差的问题.

2•只限于单相理想变压器.

热点视角

1. 交变电流的四值计算以及变压器的原理和应用是高考考查的热点，题型以选择题为主.

2•传感器在生产和科技中的应用越来越广泛，这使传感器的原理及应用在高考中出现的可能性有所增加.

3•本章知识与生产、生活联系紧密，理论联系实际的题目出现的可能性较大，如涉及民生的远距离输电问题.

第一节交变电流的产生和描述

一、交变电流的产生和变化规律

1. 交变电流

大小和方向随时间做周期性变化的电流.

2. 正弦交流电

(1) 产牛：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,生通量的变化率为零，感应电动势为零』圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次.

(3) 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，其图象为正弦曲线.

媲也動1.(单选)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 .线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，感应电动势的方向不变

B .线圈每转动一周，感应电流的方向改变一次

C.线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都改变一次

D .线圈每转动一周，感应电动势和感应电流的方向都改变一次

答案：C

(1)线圈平面与中性面重合时,

S 丄B ,①最大，

△①

石=0，e = 0，i = 0，

电流方向将发生改

二、描述交变电流的物理量 1

1.

交变电流的周期和频率的关系： T = f.

2. 峰值和有效值

⑴峰值：交变电流的峰值是它能达到的最大 ________

(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 就是这个交变电流的有效值.

(3)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系 特别提示：通常所说交变电流、 电压的数值，各种交流电器设备所标的额定电压和额 定电

流的数值，一般交流电表测量的数值，都是指有效值

(除非有特殊说明).

2.

(单选)小型交流发电机中，矩

形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的 感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示•此线圈与一个 R = 10 Q 的电阻构成闭合电 路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是 ( )

20 A

n / J O 0J25\ 0.250 tfi

-20

A .交变电流的周期为 0.125 s

B .交变电流的频率为 8 Hz

C .交变电流的有效值为 .2 A

D .交变电流的最大值为 4A

答案：C

配彗卩PTUMT 详见光盘，也町级瑕91卑譬网(w W w.91daoxue +ci>in )进入樹课僦

考点一交变电流的变化规律

1.正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时 )

函数

图象

磁诵量

◎=① m COS cot =BScos ot

fp

电动势

e = E m si n ot =nBSw sin ot

~Fi 民.

电压

u = U m Si n ot

RE m

=c . sin ot R + r

%

电流

i = I m sin ot Em . = sin ot

R + r

r

2•两个特殊位置的特点

3.平均值：

△① —

E = n 云=BLV.

多维课堂•考点突破〕

龙师在线 多边互动

2’

I =

变.

(单选)如图甲所示，一矩形线圈abed放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴00 '以角速度3逆时针匀速转动.若以线圈平面与磁场夹角0= 45°时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正.则下图所示的四幅图中正确的是()

［思路点拨］确定感应电流的变化图象，应从三个方面分析：⑴感应电流的方向，⑵感应电流的大小及变化趋势，(3)t= 0时的大小和方向.

［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)时线圈达题图乙所示的位置，据右手定则判断电流为负方向，首先排除A、B选项.

若达题图甲所示的位置，感应电流为负向的峰值，可见t=0的时刻交变电流处于负半

周且再经T到达中性面位置，或者由=n瞬时表达式i = I m sin( 3 7)，所以0= I m sinf n— f，，T

8.

［答案］D

［总结提升］解决交变电流图象问题的三点注意

(1) 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，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关.

⑵注意峰值公式E m= nBSw中的S为有效面积.

(3)在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解.

1. (单选)矩形线圈abcd在如图所示的磁场中以恒定

的角速度3绕ab边转动，磁场方向垂直纸面向里，其中ab边左侧

磁场的磁感应强度大小是右侧磁场的2倍.在t = 0时刻线圈平面与

纸面重合，且cd边正在向纸外转动.规定图示箭头方向为电流正方向，则线

圈中电流随时间变化的关系图线应是()

(2)线圈平面与中性面垂直时, S// B, Q= 0,

△①耳+

飞最大，

e最大, i最大，电流方向不改

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