高考物理总复习 第十章 第1节 交变电流的产生及描述课件

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[典题例析]
(2014·连云港摸底)如图 10－1－2 甲所示为一台小型发电机的 示意图，单匝线圈逆时针转动。若从中性面开始计时，产生的电 动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为 1.0 Ω， 外接灯泡的电阻为 9.0 Ω。求：
图 10－1－2
(1)写出流经灯泡的瞬时电流的表达式；
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中性面
峰值面
含义
线圈平面与磁场方 线圈平面与磁场方
向垂直
向平行
磁通量 磁通量的变化率
感应电动势 电流方向
最大(BS) 0 0
发生改变
0 最大 最大(nBSω) 方向不变
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3．正弦式电流的函数表达式(从中性面开始计时) (1)电动势 e 随时间变化的规律：e＝_E__m_s_in__ω_t__，其中 Em ＝nBSω，ω 表示线圈转动的角速度。 (2)负载两端的电压 u 随时间变化的规律：u＝_U_m_s_i_n_ω__t _。 (3)电流 i 随时间变化的规律：i＝_I_m_s_i_n_ω__t 。
图10－1－1
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2．正弦式电流的产生和图像
(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)图像：如果从线圈位于中性面开始计时，其图像为正弦曲 线。如图10－1－1(a)所示。
(3)中性面：线圈平面与磁感线__垂__直__的位置称为中性面。
(4)中性面与峰值面(中性面的垂面)的比较
过线圈的磁通量变化率为 0，故 D 错误。
答案：B
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2．(多选)(2014·广东名校质检)如图 10－1－4
所示为交流发电机示意图，线圈的 AB 边连
在金属滑环 K 上，CD 边连在金属滑环 L 上，
导体制作的两个电刷 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
图 10－1－4
答案：AC
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描述正弦交流电的物理量
1．周期和频率
[必备知识]
(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＝2ωπ。 (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 。
第十章 交变电流 传感器
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考向前瞻
(1)交变电流 描述交变电流的物理
预计在2016年的高考 中，对交流电的考查仍会
量和图像
(Ⅰ) 集中在正弦交变电流、变
(2)正弦交变电流的函数表达式 (Ⅰ) 压器、远距离输电和传感
(3)电感和电容对交变电流的影响(Ⅰ) 器知识点上，仍将通过交
(4)理想变压器 (5)远距离输电 (6)传感器的工作原理及其应用
(2)转动过程中穿过线圈的最大磁通量；
(3)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功。
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[解析] (1)由图得 e＝Emsin ωt＝6 2sin 100πt(V) 则电流 i＝R＋e r＝0.6 2sin 100πt(A)。 (2)Em＝BSω，Em＝6 2 V，ω＝100π Φm＝BS＝ Eωm＝2.7×10－2 Wb。 (3)E＝Em2＝6 V， 外力所做的功 W＝Q＝RE＋2 rT＝7.2×10－2 J。 [答案] (1)i＝ 0.6 2sin 100πt(A) (2)2.7×10－2Wb
函数图像，函数式为 i＝Imcos ωt。
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[针对训练] 1．(2014·榕城区三模)矩形线圈的面积为 S，匝数为 n，在磁感应强
度为 B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴 OO′以角速度 ω 匀 速转动。当转到线圈平面与磁场垂直的图示位置时 ( )
图 10－1－3
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A．线圈中的电动势为 nBSω
持与外电路的连接。关于其工作原理，下列分析正确的是( )
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
D．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小
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解析：当线圈平面转到中性面的瞬间，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，线圈中的感应电流为 零，选项 A 正确 B 错误；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，磁通量变化率最大，感应电动势最大， 感应电流最大，选项 C 正确 D 错误。
(3)7.2×10－2 J
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书写交变电流瞬时值表达式的基本思路
(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)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。
Байду номын сангаас
①若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若线圈从垂直中性面位置开始转动，则 i-t 图像为余弦
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2．有效值
交变电流的有效值是根据电流的_热__效__应 ___规定的：让交流和
恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果在交流的一个周期内它
们产生的_热__量___相等，而这个恒定电流是 I、电压是 U，我们就把 I、U 叫做这个交流的_有__效__值___。正弦式电流的有效值跟最大值之
间的关系是：E＝
1 2
Em、I＝
B．线圈中的电动势为 0
C．穿过线圈的磁通量为 0
D．穿过线圈的磁通量变化率最大 解析：图示时刻线框的四边都不切割磁感线，不产生感应电动
势，即线圈中的电动势为 0，故 A 错误，B 正确；图示时刻线 框与磁场垂直，磁通量最大，为 Φ＝BS，故 C 错误；图示位置
线圈中的电动势为 0，根据法拉第电磁感应定律 E＝nΔΔΦt 可知穿
(Ⅱ) 变电流的图像考查交变电
(Ⅰ)
流的四值、变压器等问题， 一般为分值不超过6分的选
(Ⅰ) 择题。
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第1节
交变电流的产生及描述
交变电流的产生及变化规律
1．交变电流
[必备知识]
(1)定义：__大__小__和_方__向___都随时间做周期性变化的电流。
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(2)图像：如图10－1－1(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电 流，其中图(a)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。