2020年高考回归复习—电学选择之正弦式交变电流的相关计算 包含答案
高考回归复习—电学选择之正弦式交变电流的相关计算
1．如图所示为一台小型发电机结构示意图，线圈绕垂直匀强磁场方向的轴匀速转动，通过电刷接有一盏小灯泡。已知线圈匝数为N ，内阻为r ，转动的周期为T ，小灯泡的电阻为9r ，电压表的示数为U 。从图示位置开始计时，下列说法中正确的是（ ）
A ．从开始到4T t =
过程中，通过灯泡的电量为36UT r
B ．从开始到2T t =过程中，灯泡消耗的电能为
218U T
r
C ．线圈产生的电动势瞬时值表达式为2cos
e t T
π
=
D ．线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为
9N π
2．如图甲为旋转电枢式交流发电机的原理图，多匝矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO '匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与可变电阻R 连接，与R 并联的交流电压表为理想电表，当R = 10 Ω时电压表示数是10 V 。已知线圈的内阻为r =5Ω，图乙是矩形线圈磁通量Φ随时间t 变化的图像，则（ ）
A ．可变电阻R 消耗的电功率为10 W
B ．
C ．R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是14.1sin100π(V)u t =
D ．调节可变电阻R 的大小，其消耗的最大电功率可以达到11.25W
3．如图所示，磁极N 、S 间的磁场看做匀强磁场，磁感应强度为B 0，矩形线圈ABCD 的面积为S ，共n 匝，内阻为r ，线圈通过滑环与理想电压表V 和阻值为R 的定值电阻相连，AB 边与滑环E 相连；CD 边与滑环F 相连。若线圈正在绕垂直于磁感线的轴OO ＇以角速度ω逆时针匀速转动，图示位置恰好与磁感线垂直。以下说法正确的是（ ）
A ．线圈在图示位置时，电阻R 中的电流方向为自M 到N
B ．线圈自图示位置开始转过180?的过程中，通过电阻R 的电量为
02nB S
R r
+ C ．线圈转动一周的过程中克服安培力做的功为
222
0πn B S R r
ω+ D ．线圈在图示位置时电压表的示数为0
4．如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R ．线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动，线框转过6
π
时的感应电流为I ，下列说法正确的是（ ）
A ．线框中感应电流的有效值为2I
B ．线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为
2IR
ω
C ．从中性面开始转过
2
π
的过程中，通过导线横截面的电荷量为2I ω
D ．线框转一周的过程中，产生的热量为
2
8RI πω
5．图（a）为一交流发电机示意图，线圈abcd在匀强磁场中绕固定轴OO'沿顺时针方向匀速转动，图（b）是该发电机的电动势已随时间t按余弦规律变化的图像。已知线圈电阻为2.5Ω，定值电阻R=10Ω，电表均
为理想交流电表。由此可以判定（）
A．电流表读数为0.8A
B．电压表读数为10V
C．t=0.1s时刻，穿过线圈的磁通量为零
D．0~0.05s内，通过电阻R的电荷量为0.04C
6．如图所示，是小型交流发电机的示意图，正对的异名磁极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，磁感
应强度大小为B，A为理想交流电流表。匝数为n、面积为S。阻值为r的线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′以角速度ω匀速转动，定值电阻阻值为R，从图示位置开始计时。下列说法正确的是（）
A．线圈每转动一周，电流方向改变2次
B．图示位置时交流电流表的示数为
ω=
+
nBS I
R r
C．
π
2
t
ω
=时，线框中的磁通量最大，瞬时感应电动势最大
D．电阻R消耗的热功率为
2
2
ω
??= ?
+
??
R nBS
P
R r
7．如图所示，正方形单匝线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω转动，c、d两点与外电路相连，外电路电阻也为r，导线电阻忽略不计，则下列说法中正确的是（）
A ．从图示位置开始计时，线框感应电动势的瞬时值表达式为e =BωL 2cos ωt
B ．S 断开时，电压表读数为
28
B L ω
C ．初始S 闭合，现将S 断开，电压表读数不变
D ．S 闭合时，线框从图示位置转过2π过程中流过电流表的
2
7BL r
8．如图1所示，小型交流发电机的单匝矩形金属线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，线圈与一个阻值为R =9Ω的电阻构成闭合电路，线圈的电阻r =1Ω。从中性面开始计时，线圈中产生的感应电动势随时间按正弦规律变化(如图2所示)，则下列说法正确的是（ ）
A ．线圈的转速为2.5r/min
B ．电压表的示数为V
C ．通过线圈的最大磁通量为
4
Wb π
D ．从中性面转过90°通过电阻R 的电量为
4
9π
C 9．如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈（单匝）的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω．从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1A ．那么（ ）
A ．线圈消耗的电功率为4W
B ．线圈中感应电流的有效值为2A
C ．任意时刻线圈中的感应电动势为24cos e t T
π= D ．任意时刻穿过线圈的磁通量为2sin
T
t T
πφπ
=
10．矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电，电动势瞬时值表达式为e =
sin100πt （V ），下列说法正确的是（ ） A ．t =0时刻穿过线框的磁通量为零 B ．电动势的有效值为220V C ．交流电的周期为0.01s
D ．若转速增大1倍，其它条件不变，则电动势瞬时值表达式为e =sin100πt （V ）
11．如图所示，线圈ABCD 匝数n =10，面积S =0.4m 2，边界MN (与线圈的AB 边重合)右侧存在磁感应强度B =
2
π
T 的匀强磁场，若线圈从图示位置开始绕AB 边以ω=10πrad/s 的角速度匀速转动。则以下说法正确的是（ ）
A ．线圈产生的是正弦交流电
B ．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为40V
C ．线圈转动
1
60
s 时瞬时感应电动势为
D ．线圈产生的感应电动势的有效值为40V
12．单匝闭合矩形线框电阻为R ，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量φ与时间t 的关系图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A ．
4
T
时刻线框平面与中性面垂直
B ．
C ．线框的感应电动势有效值为m
T
πΦ
D ．从t =0到t =
4T
过程中线框的平均感应电动势为m T
πΦ
13．如图所示，匝数n =100的矩形金属线圈ABCD 处于磁感应强度大小B =
T π
水平匀强磁场中，线圈面积S =0.04m 2，电阻r =2Ω。线圈绕垂直于磁场的轴'OO 以角速度10πrad/s ω=匀速转动，通过滑环和电刷与一个阻值R =18Ω的小灯泡和一个理想二极管连接，小灯泡正常发光。下列说法正确的是（ ）
A ．线圈中产生的感应电动势的最大值为40V
B ．A
C ．灯泡的额定电压为V
D ．灯泡的额定功率为W
14．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则 ( )
A．电压表的示数为220 V
B．电路中的电流方向每秒钟改变50次
C．灯泡实际消耗的功率为484 W
D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J
15．如图所示，N匝矩形线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO’匀速转动，线圈面积为S，线圈电阻为R，电流表和电压表均为理想表，滑动变阻器最大值为2R，则下列说法正确的是（）
A．
B．电流表示数的最大值NBS R
ω
C．线圈最大输出功率为
2222
8
N B S
R
ω
D．仅将滑动变阻器滑片向上滑动，电流表示数变大，电压表示数变大
16．如图所示为交流发动机的示意图。线圈abcd转动方向为逆时针方向，产生的交流电电动势的最大值
为，线圈abcd电阻为1Ω，小灯泡电阻为4Ω，其他电阻忽略不计。以下说法正确的是（）
A．小灯泡两端电压为10V
B．如图示位置时，通过线圈的磁通量最大
C．线圈所在图示位置时产生的感应电动势最大
D ．线圈所在图示位置时，ab 边的电流方向为b →a
17．如图所示，矩形线圈处在磁感应强度大小为 B 、方向水平向右的匀强磁场中，线圈通过电刷与定值电阻 R 及理想电流表相连接，线圈绕中心轴线OO ' 以恒定的角速度ω 匀速转动，t =0 时刻线圈位于与磁场平行的位置。已知线圈的匝数为n 、面积为S 、阻值为r 。则下列说法正确的是（ ）
A ．t =0 时刻流过电阻 R 的电流方向向左
B ．线圈中感应电动势的瞬时表达式为e = nBS ω sin ωt
C ．线圈转动的过程中，电阻 R 两端的电压为
nBS R
R r
ω+
D ．从 t =0 时刻起，线圈转过 60°
时电阻 R 两端的电压为()
2nBS R
R r ω+ 18．如图所示电路中，电源电压u =311sin100πt （V ），A 、B 间接有“220V 440W”的电暖宝、“220V 220W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝．下列说法正确的是( )
A ．交流电压表的示数为311V
B ．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于A
C ．电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍
D ．1min 抽油烟机消耗的电能为1.32×
104J 19．如图所示，某小型发电机的磁极N S 、之间的磁场可看做匀强磁场，匝数未知的正方形线圈边长
20cm L =，内阻2r =Ω，绕垂直于磁场的轴匀速转动，电阻10R =Ω，电阻R 两端的电压随时间的变
化图象如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A ．线圈的转速为25r/s
B ．0.2s t =时，线圈与中性面垂直
C ．线圈转一圈，电阻R 上产生的热量9.6J Q =
D ．0~0.1s 时间内，通过电阻R 的电荷量0.4
C q π
=
20．电阻为R 的单匝闭合金属线框，在匀强磁场中绕着与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势的图像如图所示。下列判断正确的是（ ）
A ．
2
T
时刻线框平面与中性面平行 B ．穿过线框的磁通量最大为
02E T
π
C ．线框转动一周做的功为20E T
R
D ．从4T t =
到34
T
t =的过程中，线框的平均感应电动势为02E
参考答案
正弦交流电的有效值
非正弦交流电有效值的计算 交变电流的大小和方向随时间作周期性变化。为方便研究交变电流的特性，根据电流的热效应引入了有效值这一物理量。 定义：若某一交流电与另一直流电在相同时间内通过同一电阻产生相等的热量，则这一直流电的电压、电流的数值分别是该交流电的电压、电流的有效值。 教材中给出了正弦交流电的有效值I与最大值的关系，那么非正 弦交流电的有效值又该如何求解呢？其方法是从定义出发，根据热效应求解。 例1. 如图1所示的交变电流，周期为T，试计算其有效值I。 图1 分析：由图1可知，该交变电流在每个周期T内都可看作两个阶段的直流电 流：前中，，后中，。在一个周期中，该交变电流在电阻R上产生的热量为： ① 设该交变电流的有效值为I，则上述热量 ② 联立①、②两式，可得有效值为 例2. 如图2所示表示一交变电流随时间变化的图象，其中，从t＝0开始的每个时间内的图象均为半个周期的正弦曲线。求此交变电流的有效值。 图2 分析：此题所给交变电流虽然正负半周的最大值不同，但在任意一个周期内，前半周期和后半周期的有效值是可以求的，分别为
设所求交变电流的有效值为I，根据有效值的定义，选择一个周期的时间，利用在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相等，由焦耳定律得 即 解得 例3. 求如图3所示的交变电流的有效值，其中每个周期的后半周期的图象为半个周期的正弦曲线。 图3 分析：从t＝0开始的任意一个周期内，前半周期是大小不变的直流电，为 ，后半周期是有效值为的交变电流。 设所求交变电流的有效值为I，根据有效值的定义，选择一个周期的时间，利用在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相等，由焦耳定律得 即 解得 例4. 如图4实线所示的交变电流，最大值为，周期为T，则下列有关该交变电流的有效值I，判断正确的是（） 图4
交变电流的产生和描述(含答案)
第1课时交变电流的产生和描述 导学目标 1.能掌握交变电流的产生和描述，会写出交变电流的瞬时值表达式.2.能认识交变电流的图象和进行有效值、最大值的计算． 一、交变电流的产生和变化规律 [基础导引] 关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，以下说法中正确的是() A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C．线圈在中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化率为零 D．线圈在与中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应电动势最大 [知识梳理] 1．交变电流 大小和方向都随时间做__________变化的电流．如图1(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式交变电流，简称正弦式电流，如图(a)所示． 图1
2．正弦交流电的产生和变化规律 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕________________方向的轴匀速转动． (2)中性面：①定义：与磁场方向________的平面． ②特点：a.线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量________，磁通量的变化率为______，感应电动势为______．b.线圈转动一周，________经过中性面．线圈每经过____________一次，电流的方向就改变一次． (3)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__________曲线．如图1(a)所示． 思考：由正弦交流电的图象可以得出哪些物理量？ 二、描述交变电流的物理量 [基础导引] 我们日常生活用电的交变电压是e ＝2202sin 100πt V ，它是由矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的，则下列说法正确的是________． ①交流电的频率是50 Hz ②交流电压的有效值是220 V ③当t ＝0时，线圈平面恰好与中性面平行 ④当t ＝1 50 s 时，e 有最大值220 2 V ⑤电流每秒方向改变50次 [知识梳理] 1．周期和频率 (1)周期T ：交变电流完成________________变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒 (s)．公式：T ＝2π ω. (2)频率f ：交变电流在1 s 内完成周期性变化的________，单位是赫兹(Hz)． (3)周期和频率的关系：T ＝________或f ＝________. 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________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________． (3)有效值：让交流与恒定电流分别通过________的电阻，如果它们在交流的一个周期内产生的________相等，则这个恒定电流I 、恒定电压U 就是这个交流的__________． (4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系 I ＝____________，U ＝____________，E ＝____________. (5)平均值：是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值. 考点一 正弦交流电的变化规律 考点解读
单相三相交流电路计算公式归纳
《单相、三相交流电路》功率计算公式 1 / 8
三相电源一般都是对称的，多用三相四线制 三相负载包括：星型负载和三角形负载 不对称时：各相电压、电流单独计算，对称时：只需计算一相。 千瓦电流值：220v阻性： 1000w/220v=4.5A 220v感性：1000w/(220*0.8)=5.5A 380v阻性：1000w/3/220v=1.5A 380v感性：I线=1000w/(380*1.7*0.8)=1.9A 三相四线制中的零线截面通常选为相线截面的1/2左右。在单相线路中，零线与相线截面相同。 U相220v×√3=U线380v U相380v×√3=U线660v 220v×3=660v (三角：线电压=相电压=380v) 相电流：(负载上的电流)，用Iab、Ibc、Iac表示。相电压：任一火线对零线的电压U A、U B、U C 线电流：(火线上的电流)，用I A、I B、I C表示。线电压：任意两火线间的电压U AB、U BC、U CA 星形：I线(IA、IB、IC)=I相(Iab、Ibc、Iac)，U线=380V(UAB、UBC、UCA)=√3×U相(UA、UB、UC=220V)， P相=U相×I相， P总=3P相=√3×U线×I相=√3×U线×I线； 三角：I线(IA、IB、IC)=√3×I相(Iab、Ibc、Iac)，U线=380V(UAB、UBC、UCA)=U相(UA、UB、UC)， 2 / 8
P相=U相×I相，P总=3P相=√3×I线×U相=√3×I线×U线。 单相电有功功率：P= U相I相cosφ 1千瓦=4.5-5.5A 三相电有功功率： P总=3U相I相cosφ=3x220xI相cosφ P总=√3U线I线cosφ=1.732x380xI线cosφ三相电1千瓦线电流：IA、IB、IC：=P总/√3U线cosφ=1000kw/(380x√3x0.8)=2A 铜线的安全截流量为5-8A/平方毫米，铝线的安全截流量为3-5A/平方毫米。 在单相电路中，每1平方毫米的铜导线可以承受1KW功率负载； 三相平衡电路，每1平方毫米的铜导线可以承受2-2.5KW的功率。 相电压：三根火线中任意相线与零线之间的电压叫相电压Ua.Ub,Uc 线电压：三相电路中A、B、C三相引出线相互之间的电压,又称线电压。 不论星形接线还是三角形接线,三个线电压分别是UAB、UBC和UCA, 3 / 8
正弦交流电的产生
正弦交流电的产生 物理组陈娟 正弦交流电是交流电里最基本、最简单的一种，所以正弦交流电占有其特殊地位。到底有哪些方式可以产生正弦交流电呢？本文归纳成以下几种。 方式1：线框在匀强磁场中匀速转动产生正弦交流电 这是产生正弦交流电的最基本方式，也是感应发电机的原理。线框的转动轴一般跟磁场方向垂直，线框平面跟磁场方向垂直的位置叫中性面。在中性面处磁通量最大，而感应电动势最小为零。最大值Eｍ＝nBSω，这一结果只要求转动轴与磁场方向垂直且与线圈在同一平面上即可，不要求转动轴在线圈的什么特殊位置上；这一结果也与线圈的形状无关。其瞬时值的表达式为e = Eｍsinωt。 方式2：穿过线框内的磁场成余弦变化产生正弦交流电 如图2所示，垂直穿过线圈的磁场强弱成余弦变化时，根 据麦克斯韦的电磁理论可知，在线圈中会产生正弦交流电。即 磁感强度B＝Bｍcosωt,则线圈中的电流i= B m S sinωt.(S 为线圈的面积)。这样形成的电流叫涡旋电流，在变压器的铁芯 中就存在着涡流；为防止因此而产生的损耗，所以变压器的铁 芯是由一片一片的硅钢片做成的。电磁炉就是利用这一原理制 成的。 方式3：导体棒匀速切割有界磁场时产生正弦交流电 例：如图3所示，一个被x轴与曲线 y=0.2sin10πx/3（ｍ）所围的空间中存在着匀 强磁场。磁场方向垂直纸面向里，磁感强度B＝ 0.2T。正方形金属线框的边长是L＝0.40ｍ，电 阻R＝0.1Ω，它的一边与ｘ轴重合，在拉力F的 作用下，线框以ｖ＝10ｍ/s的速度水平向右匀速 运动。试求：（1）拉力F的最大功率是多少？（2） 拉力F要做多少功才能把线框拉过磁场区？ 分析：导体切割有边界的磁场时，其有效长度L往往会发生变化，所产生的电流也会随之发生变化。特别在这一题中，边界为正弦曲线，所产生的电流即为正弦交流电。在解决本题第（2）问，必须知道在线框被拉过磁场区域时，线框 中产生的电流为正弦交流电的半波，因此其有效值为By m v/.
高中物理：交变电流练习题
高中物理：交变电流练习题 1.判断图中哪个是正弦式交变电流( ) 【解析】选D。正弦式交变电流,首先应该是交变电流,C虽然形状符合,但不是交变电流；B虽然是交变电流,但不是正弦式交变电流。 2.如图所示,单匝矩形线圈的一半放在有界匀强磁场中,中心轴线OO′与磁场边界重合,线圈绕中心轴线按图示方向(从上向下看逆时针方向)匀速转动,t=0时刻线圈平面与磁场方向垂直,规定电流方向沿abcd为正方向,则图中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的是( ) 【解题指南】解答本题应明确以下两点： (1)产生正弦式交变电流的条件。 (2)线圈转轴的位置对交变电流的影响。 【解析】选B。在0～内,ab一侧的线圈在磁场中绕OO′轴转动产生正弦式交变电 流,电流方向由楞次定律判断为dcba且越来越大。～内,ab一侧线圈在磁场外,而dc一侧线圈又进入磁场产生交变电流,电流方向为dcba且越来越小,以此类推可知
i-t图像正确的为B。 3.(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的交流电动势e=220sin100πtV,则下列判断正确的是( ) A.t=0时,线圈位于中性面位置 B.t=0时,穿过线圈平面的磁通量最大 C.t=0时,线圈的有效切割速度方向垂直磁感线 D.t=0时,线圈中感应电动势达到峰值 【解析】选A、B。因按正弦规律变化,故t=0时线圈位于中性面,A正确；此时穿过线圈的磁通量最大,B正确；t=0时,线圈的有效切割速度方向与磁感线平行,不产生感应电动势,故C、D错误。 4.如图所示,一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动。沿着OO′观察,线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B,线圈匝数为n,边长为l,电阻为R,转动的角速度为ω。则当线圈转至图示位置时( ) A.线圈中的感应电流的方向为abcda B.线圈中的感应电流为 2 nB R ω l C.穿过线圈的磁通量为B l2 D.穿过线圈的磁通量的变化率为0 【解析】选B。图示位置为垂直于中性面的位置,此时通过线圈的磁通量为零,但磁通 量的变化率最大,感应电流也最大,则I== 2 nB R ω l ,由右手定则可判断出线圈中 感应电流的方向为adcba。 5.如图所示,矩形线圈abcd的匝数为n=50,线圈ab的边长为l1=0.2m,bc的边长为
(完整word版)交变电流知识点总结
第17章:交变电流 一、知识网络 二、重、难点知识归纳 1．交变电流产生 ( 交变电流 产生: 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生的 描 述 瞬时值: I=I m sin ωt 峰值:I m = nsB ω/R 有效值:2/m I I = 周期和频率的关系:T=1/f 图像：正弦曲线 电感对交变电流的作用：通直流、阻交流，通低频、阻高频 应用 电容对交变电流的作用：通交流、阻直流，通高频、阻低频 变压器 变流比： 电能的输送 原理：电磁感应 变压比：U 1/U 2=n 1/n 2 只有一个副线圈：I 1/I 2=n 2/n 1 有多个副线圈：I 1n 1= I 2n 2= I 3n 3=…… 功率损失：线损R ）U P （P 2= 电压损失：线损R U P U =
（二）、正弦交流的产生及变化规律。 (1)、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。 (2)、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。 (3)、规律：从中性面开始计时，则e=NBS ωsin ωt 。用εm 表示峰值NBS ω则e=εm sin ωt 在纯电阻电路中,电流I=R R e m ε=sin ωt=I m sin ωt ，电压u=U m sin ωt 。 2、表征交变电流大小物理量 (1)瞬时值：对应某一时刻的交流的值 用小写字母x 表示，e i u (2)峰值：即最大的瞬时值。大写字母表示，U m Ｉm εm εm = nsB ω Ｉm =εm / R 注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为εm =NBS ω，即仅由匝数N ，线圈面积S ，磁感强度B 和角速度ω四个量决定。与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。 (3)有效值： a 、意义：描述交流电做功或热效应的物理量 b 、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。 c 、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε= 2m ε I=2m I U=2m U 。 注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有ε= 2m ε，U=2 2m m I I U =的关系，非正弦（或余弦）交流无此关系，但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即I=I m 。
61：正弦交变电流的函数表达式
个性化辅导讲义 学生： 科目： 物理 第 阶段第 次课 教师： 孟德山 考点1：正弦交变电流的函数表达式 u=U m sinωt i=I m sinωt 课 题 61：正弦交变电流的函数表达式 教学目标 学会如何描述 正弦交流电 理解 各物理量的关系 重点、难点 如何描述 正弦交流电 实际运用中 明确区分 有效值 峰值和平均值 考点及考试要求 明确区分 有效值 峰值和平均值 教学内容 知识框架 表征交变电流的物理量 （1）瞬时值：交流电的瞬时值反映的是不同时刻交流电的大小和方向，瞬时值是时间的函数，不同时刻瞬时值不同。正弦交流电瞬时值的表达式为 e=E m sin ωt U=U m sin ωt （2）最大值：交流电的最大值反映的是交流电大小的变化范围，当线圈平面与磁力线平行时，交流电动势最大，E m ＝NBS ω，瞬时值与最大值的关系是：－E m ≤e ≤E m 。 （3）有效值：交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。即在同一时间内，跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该交流电的有效值，正弦交流电的有效值与最大值之间的关系是： E=E m / U=U m / I=I m / 各种交流电电气设备上所标的、交流电表上所测得的以及在叙述中没有特别加以说明的交流电的最大值，都是指有效值。 （4）平均值：交流电的平均值是交流电图像中波形与横轴所围的面积跟时间的比值，用e=n ΔΦ／Δt 计算 （5）表征交变电流变化快慢的物理量 ①周期T ：电流完成一次周期性变化所用的时间。单位：s . ②频率f ：一秒内完成周期性变化的次数。单位：H Z . ③角频率ω：就是线圈在匀强磁场中转动的角速度。单位：rad/s. ④角速度、频率、周期的关系 ω=2πf=2π/T
【精选】正弦交流电一
三相正弦交流电（一） 1、交流电的优点 |Ψt 图一交流、直流电波形图 现在我们广泛地使用着交流电，主要原因是与直流电相比，交流电在产生、输送和使用方面具有明显的优点和经济意义。例如： （1）、电压的改变，通过变压器很方便就能实现。 a 在远距离输电时，采用较高的电压可以减少线路上的损失。 b 对于用户来说，采用较低的电压既安全又可降低电器设备的绝缘要 求。 （2）、交流设备的使用优点。
如异步电动机比起直流电动机来，具有构造简单、性价比高，使用方 便等优点。 (3)、在一些非用直流电不可的场合，如工业上的电解和电镀，直流马达等， 也可利用整流设备，将交流电转化为直流电。 2、交流电的分类 （1）正弦交流电和非正弦交流电 交流电有正弦和非正弦之分。 正弦交流电的优点： a,变化平滑 b.不易产生高次谐波 非正弦交流电：各种非正弦交流电都可由不同频率的正弦交流电叠加而 成（用傅里叶分析法），因此可用正弦交流电的分析方 法来分析非正弦交流电。 （2）正弦交流电的分类：以相的数目来分，有两相，三相，六相等。对 称三相因为有很多优点，所以应用最为广泛。 例如： a,在输送电能上，输电距离，输送功率，线间电压，输电材料都相同的 条件下，则三相输电所用的铜线（或铝线），比单相节约25%； b、同功率的三相发电机比单相发电机体积小，节约材料。 c、三相发电机的结构简单，维护和使用都其它为方便。
所以，目前世界上电力系统所采用的供电方式，绝大多数是属于三 相制的。 3 正弦交流电的三要素： 随时间按照正弦函数规律变化的电压和电流。由于交流电的大小和方向 都是随时间不断变化的,也就是说,每一瞬间电压（电动势）和电流的数值都不 相同,所以在分析和计算交流电路时,必须标明它的正方向。 确定一个正弦量必须具备三个要素，即振幅值，角频率和初相。也就是 说知道了三要素，一个正弦量就可以完全确定的表现出来。 |Π|Π 图二正弦电动势波形图 正弦交流电的三要素: (1)最大值(振幅值)
交变电流(表征物理量以及公式图像)
电磁感应回顾以及交变电流 例1、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过中性面瞬间：（） A.线圈平面与磁感线平行； B.通过线圈的磁通量最大； C.线圈中的感应电动势最大； D.线圈中感应电动势的方向突变。 例2、一矩形线圈，面积为s，匝数为N，在场强为B的匀强磁场中绕着轴oo’做匀速转动角速度为ω，磁场方向与转轴垂直，当线圈转到中性面位置开始计时，求： （1）线圈中感应电动势的最大值？写出线圈中感应电动势随时间变化的表达式？ （2）若线圈中的电阻为R，则线圈中的电流的最大值为多少？写出线圈中的电流瞬时表达式。 变式训练：一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311V，线圈在磁场中转动的角速度是100πrad/s。（1）写出感应电动势的瞬时值表达式 （2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路中的总电阻为100Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在t=1/120时电流强度的瞬时值为多少？ 针对训练 1、图 5-1-4 所示各 的电流 中不是交流电的是：（） 2、如图5-1-5所示，一线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图所示位置时，（） A.穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小 B.穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大 C.穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大 D.穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小 3、交流发电机在工作时的电动势为e＝E m sinωt，若将其线框的转速提高到原来的两倍， 其他条件不变，则其电动势变为（） A.E m sinωt/2 B.2E m sinωt/2 C.E m sin2ωt D.2E m sin2ωt 4、如图5-1-6所示，若线框abcd不闭合，当磁铁转动时，下列说法中正确的是（） A.线框中产生感应电动势，可跟随磁铁转动 B线框中不产生感应电动势，可跟随磁铁转动 C.线框中产生感应电动势，不跟随磁铁转动 D.线框中不产生感应电动势，不跟随磁铁转动 5、闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交流电瞬时值的表达式为i=0.2sin100πt，从 t＝0到第一次出现通过线圈的磁通量变化率最大值的时间为（） A.1/50 s B.1/100 s C.1/200 s D1/400 s 6、线圈在磁场中转动时产生的交变电流如图5-1-8所示，从图中可知：（） A.在A和C时刻线圈平面与磁场垂直 B.在B和D时刻穿过线圈的磁通量最大 C.在A和C时刻，感应电流改变方向
2020年高考回归复习—电学选择之正弦式交变电流的相关计算 包含答案
高考回归复习—电学选择之正弦式交变电流的相关计算 1．如图所示为一台小型发电机结构示意图，线圈绕垂直匀强磁场方向的轴匀速转动，通过电刷接有一盏小灯泡。已知线圈匝数为N ，内阻为r ，转动的周期为T ，小灯泡的电阻为9r ，电压表的示数为U 。从图示位置开始计时，下列说法中正确的是（ ） A ．从开始到4T t = 过程中，通过灯泡的电量为36UT r B ．从开始到2T t =过程中，灯泡消耗的电能为 218U T r C ．线圈产生的电动势瞬时值表达式为2cos e t T π = D ．线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为 9N π 2．如图甲为旋转电枢式交流发电机的原理图，多匝矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO '匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与可变电阻R 连接，与R 并联的交流电压表为理想电表，当R = 10 Ω时电压表示数是10 V 。已知线圈的内阻为r =5Ω，图乙是矩形线圈磁通量Φ随时间t 变化的图像，则（ ） A ．可变电阻R 消耗的电功率为10 W B ． C ．R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是14.1sin100π(V)u t = D ．调节可变电阻R 的大小，其消耗的最大电功率可以达到11.25W
3．如图所示，磁极N 、S 间的磁场看做匀强磁场，磁感应强度为B 0，矩形线圈ABCD 的面积为S ，共n 匝，内阻为r ，线圈通过滑环与理想电压表V 和阻值为R 的定值电阻相连，AB 边与滑环E 相连；CD 边与滑环F 相连。若线圈正在绕垂直于磁感线的轴OO ＇以角速度ω逆时针匀速转动，图示位置恰好与磁感线垂直。以下说法正确的是（ ） A ．线圈在图示位置时，电阻R 中的电流方向为自M 到N B ．线圈自图示位置开始转过180?的过程中，通过电阻R 的电量为 02nB S R r + C ．线圈转动一周的过程中克服安培力做的功为 222 0πn B S R r ω+ D ．线圈在图示位置时电压表的示数为0 4．如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R ．线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动，线框转过6 π 时的感应电流为I ，下列说法正确的是（ ） A ．线框中感应电流的有效值为2I B ．线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为 2IR ω C ．从中性面开始转过 2 π 的过程中，通过导线横截面的电荷量为2I ω D ．线框转一周的过程中，产生的热量为 2 8RI πω
交变电流的产生和变化规律
交变电流的产生和变化规律教学过程： 知识回顾 教师：如何产生感应电流？ 请运用电磁感应的知识，设计一个发电机模型。提示:占用空间小，方式简单，能循环使用 学生设计：让矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。
新课教学： [演示1]：出示手摇发电机模型，并连接演示电流表 当线圈在磁场中转动时，电流表的指针随着线圈的转动而 摆动，线圈每转动一周指针左右摆动一次。 表明：电流强度的大小和方向都做周期性的变化，这种电流叫交流电。 一、交变电流 1．定义：大小和方向随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流． 说明：方向随时间周期性变化是交变电流的最重要的特征．如下图中A、B、C均为交变电流，而D就不是交变电流，因为D中电流方向不随时间改变． 提出问题：根据同学们的设计，如果矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，线圈因电磁感应产生交流电是什么形式的交流电呢?线圈中的感应电动势的大小如何变化呢？ 解决办法：理论推导表达式 示波器实际显示 二、交变电流的变化规律 [演示2]：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程
分 析：线圈bc 、da 始终在平行磁感线方向转动，因而不产生感应电动势，只起导线作用。线圈平面垂直于磁感线（a 图），ab 、cd 边此时速度方向与磁感线平行，线圈中没有感应电动势，没有感应电流。 教师强调指出：这时线圈平面所处的位置叫中性面。 1、中性面：垂直磁感线的平面。线圈没经过中心面电流方向改变一次，线圈在这个平面上没有电流。线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，感应电动势最小为零，感应电流为零。 2、规律： 如图所示，线圈从中性面开始以角速度ω旋转．令线圈abcd 的边长L ab ＝L cd ，L ad ＝L bc ＝L ．在转动过程中，ad 、bc 边切割磁感线产生感应电动势，其大小相同，且对线圈中电流而言，两电动势相当于串联．用e 表示线圈转动中产生的感应电动势，则 e ＝2BLv 1 ① v 1＝v sin θ ② θ＝ωt ③ v ＝ωR ＝ω·21L ab ④ 由①②③④式得e ＝2BL ·ω2 1 L ab ·sin ωt ＝BS ωsin ωt
高考物理公式解析：交变电流公式
高考物理公式解析：交变电流公式 物理公式是高考物理备考的学习资料，为大家整理 了《高考物理公式解析》，供大家参考。 高考物理常用公式解析汇总 交变电流公式总结 1.电压瞬时值e=Emsinωt 电流瞬时值 i=Imsinωt;(ω=2πf) 2.电动势峰值Em=nBSω=2BLv 电流峰值(纯电阻电路中)Im=Em/R总 3.正(余)弦式交变电流有效值： E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2 ;I=Im/(2)1/2 4.理想变压器原副线圈中的电压与电流及功率关系 U1/U2=n1/n2; I1/I2=n2/n2; P入=P出 5.在远距离输电中,采用高压输送电能可以减少电能在 输电线上的损失损′=(P/U)2R;(P损′:输电线上损失的功率，P:输送电能的总功率，U:输送电压，R:输电线电阻)〔见第二册P198〕; 6.公式1、2、3、4中物理量及单位：ω:角频率(rad/s);t: 时间(s);n:线圈匝数;B:磁感强度(T);S:线圈的面积(m2);U 输出)电压(V);I:电流强度(A);P:功率(W)。 注: (1)交变电流的变化频率与发电机中线圈的转动的频率
相同即:ω电=ω线，f电=f线; (2)发电机中,线圈在中性面位置磁通量最大,感应电动势为零,过中性面电流方向就改变; (3)有效值是根据电流热效应定义的,没有特别说明的 交流数值都指有效值; (4)理想变压器的匝数比一定时,输出电压由输入电压 决定,输入电流由输出电流决定，输入功率等于输出功率,当负载的消耗的功率增大时输入功率也增大，即P出决定P入; (5)其它相关内容：正弦交流电图象〔见第二册P190〕/电阻、电感和电容对交变电流的作用
高二物理知识点交变电流(正弦式交变电流)
高二物理知识点交变电流(正弦式交变电流) 高中频道为各位学生同学整理了高二物理知识点交变电流，供大家参考学习。更多内容请关注高中频道。 交变电流(正弦式交变电流) 1.电压瞬时值e=Emsint电流瞬时值i=Imsin(=2f) 2.电动势峰值Em=nBS=2BLv电流峰值(纯电阻电路 中)Im=Em/R总 3.正(余)弦式交变电流有效值： E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2;I=Im/(2)1/2 4.理想变压器原副线圈中的电压与电流及功率关系 U1/U2=n1/n2;I1/I2=n2/n2;P入=P出 5.在远距离输电中,采用高压输送电能可以减少电能在输电线上的损失损=(P/U)2R;(P损:输电线上损失的功率，P:输送电能的总功率，U:输送电压，R:输电线电阻)〔见第二册 P198〕; 6.公式1、2、3、4中物理量及单位：:角频率(rad/s);t:时间(s);n:线圈匝数;B:磁感强度(T); S:线圈的面积(m2);U输出)电压(V);I:电流强度(A);P:功率(W)。 注: (1)交变电流的变化频率与发电机中线圈的转动的频率相同即:电=线，f电=f线;
(2)发电机中,线圈在中性面位置磁通量最大,感应电动势为零,过中性面电流方向就改变; (3)有效值是根据电流热效应定义的,没有特别说明的交流 数值都指有效值; (4)理想变压器的匝数比一定时,输出电压由输入电压决定,输入电流由输出电流决定，输入功率等于输出功率,当负载的消耗的功率增大时输入功率也增大，即P出决定P入; (5)其它相关内容：正弦交流电图象〔见第二册P190〕/电阻、电感和电容对交变电流的作用〔见第二册P193〕。 以上就是小编为大家整理的高二物理知识点交变电流。
知识讲解 正弦交流电的产生和描述(基础)
高考总复习：正弦交流电的产生和描述 编稿：李传安审稿：张金虎 【考纲要求】 1、知道交变电流的产生及正弦交变电流各物理量的变化规律、变化图像； 2、理解交变电流有效值的定义，会计算简单的非正弦交流电的有效值； 3、了解电容、电感对交变电流的影响。 4、会计算交流电路中的电压、电流、功率、热量、电量等。 【知识络】 【考点梳理】 考点一、交流电的产生及变化规律 1、交变电流：大小和方向随时间变化的电流叫交变电流，常见的交流电如下 本章所涉及的将是最简单的交变电流，即正弦交流电—随时间按正弦规律变化的电流。 2、特点
易于产生、输送、变压、整流，在生活中有广泛的应用，交流电路理论是电工和电子技术的理论基础。∴交流电在电力工程、无线电技术和电磁测量中有极广泛的应用，在工程技术中所使用的交流电也是各式各样的。它具有三大优点：变换容易、输送经济、控制方便，所以已经作为现代国民经济的主要动力。 在稳恒电流中，I —电流、U （E ）—电压（电动势），都是恒定值。但在本章，i —电流、e —电动势、u —电压，都是瞬时值，因为它随时间而变，所以实际上是i （t ）、e （t ）、u （t ）。 3、交变电流的产生机理 要点诠释： 法拉第发现电磁感应定律的最重要的应用就是制成发电机。 （1）发电机的组成 磁极、线圈（电枢） 旋转电枢：通过滑环、电刷通入外电路，一般产生的电压小于500V 旋转磁极：比较常用，几千~几万V 原理：利用线圈在磁场中绕某一固定轴转动，切割磁感线产生感应电动势，继而在闭合回路产生电流 能量转化：机械能→电能 （2）交流电的产生 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，角速度ω一定。其中ab 、cd 边切割磁感线，且ab 、cd 始终与速度v 垂直，从切割效果看总是两个电源串联，其俯视图为： 第一象限：方向—abcda (磁通量Φ减少) 大小：2sin 2sin sin cd cd od e NBl v NBl l t NBS t θωωωω==?= 第二象限：方向—abcda (磁通量Φ增加) 大小：2sin 2sin()sin()cd cd od e NBl v NBl l t NBS t θωπωωπω==?-=- sin e NBS t ωω=
交流电有效值和峰值计算公式的推导过程
交流电有效值与峰值计算公式的推导过程 兴安红叶21:30:28 满意回答 设一周期电流i(t)通过电阻R，由于电流是变化的，各瞬间功率i^2R不同，在极短时间dt 内产生热量为i^2Rdt,在一个周期T内产生的热量为∫T i^2Rdt ,如果通过电阻R，经过时间T产生相等热量的直流电流的大小为I, 则有∫T i^2Rdt=I^2RT, 这就得到了电流的有效值I=[(1/T)∫T i^2dt]^(1/2) 对正弦量，设i(t)=ImSIN(wt+∮） I={1/T∫T Im^2SIN^2(wt+∮)dt}^(1/2) 因为SIN^2(wt+∮)=(1/2)[1-COS^2(wt+∮)] 所以I={(Im^2/2T)∫T [1-COS^2(wt+∮)]dt}^(1/2) ={Im^2/2T[t]T}^(1/2) =(Im^2/2)^(1/2) =Im/[2^(1/2)]=0.707Im 兴安红叶21:06:43 有效值又叫“方均根值”-----先进行“方”（平方）运算，把其化为功率；再进行“均”（平均），在一个周期内进行功率平均；最后进行“根”（平方根）运算，计算出有效值。比如说对于交流电压u，其有效值： 兴安红叶21:07:00 （其中U是有效值，T是周期，u是瞬时值，可以是任何的周期函数。）对于正弦波，u=UmSin ωt 其中Um是峰值，ω是角频率。代人上面的式子，计算后就可以得出 用 兴安红叶20:57:08 一、基本概念： 交流电的有效值： 正弦电流（电压）的有效值等于其最大值(幅值)的0.707倍。 兴安红叶20:59:27
兴安红叶21:00:51 兴安红叶21:01:19
交变电流的产生和变化规律
交变电流的产生和变化规律 目标认知 学习目标 1．了解交变电流，理解正弦交流电的概念。 2．理解正弦交流电的产生过程及产生条件，能够利用电磁感应定律推导计算正弦交流电的瞬时值表达式。 3．从正弦交流电产生过程、变化图象及解析式三个方面的结合上去理解它的变化规律。 4．理解描述交流电的物理量：最大值、有效值、周期、频率等的意义及相应计算，尤其是有效值的意义和相关计算。 5．能够熟练地写出正弦交流电的瞬时值表达式以及从它的变化图象上读出有用信息。 6．了解电感电容对交流电的影响以及交流电、直流电作用于电感电路的不同之处；了解电感和电容在交流电路中的应用。 7．能将电磁感应的相关知识迁移到本部分内容中解决问题；能理解物理学等效思想的意义。 学习重点 1．对正弦交流电的产生过程和变化规律的理解。 2．理解描写交流电的物理量，能熟练地写出正弦交流电的瞬时值表达式，熟练地进行最大值与有效值的计算。 学习难点
1．正弦交流电产生过程以及对中性面特点的理解。 2．有效值的意义以及应用有效值的概念进行能的转化和守恒的有关计算。 3．电感和电容对交流电影响。 知识要点梳理 知识点一：直流电和交流电 要点诠释： 1．直流电 电流的方向不随时间变化的电流或电压叫做直流电。直流电可以分为：脉动直流电和恒定电流两种形式。 脉动直流电：电流或电压的大小随时间发生变化，但方向不发生变化，如图甲、乙所示。 恒定电流（或恒定电压）：电流或电压的大小和方向都不随时间发生变化，如图丙、丁。 2．交流电 电路中的电流大小和方向都随时间做周期性的变化，这样的电流叫交变电流，简称交流
（AC）。 实际应用中，交变电流有不同的变化规律，常见的有以下几种，如图所示。 知识点二：正弦交流电的产生和变化规律 要点诠释： 1．实验装置 如图所示，一个线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场的轴匀速转动时，就会在线圈中产生正弦交流电。 注意如下几点： ①线圈所在空间的磁场是匀强磁场； ②线圈匀速转动； ③线圈的两个端分别固定在完整的滑环L、K上，碳刷F和E各自与L、K始终相接，也就是说，每个碳刷始终和线圈的同一个端相接对外供电。（这是与直流发电机所不同的地方）。
交变电流的产生和变化规律
交变电流的产生和变化规律 导读：本文是关于交变电流的产生和变化规律，希望能帮助到您！ 教学目标 知识目标 1、知道正弦交流电是矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生的．知道中性面的概念． 2、掌握交变电流的变化规律及表示方法，理解描述正弦交流电的物理量的物理含义． 3、理解正弦交流电的图像，能从图像中读出所需要的物理量． 4、理解交变电流的瞬时值和最大值，能正确表达出正弦交流电的最大值、有效值、瞬时值． 5、理解交流电的有效值的概念，能用有效值做有关交流电功率的计算． 能力目标 1、掌握描述物理规律的基本方法——文字法、公式法、图像法． 2、培养学生观察能力、空间想象能力、立体图转化为平面图进行处理问题的能力． 3、培养学生运用数学知识解决处理物理问题的能力． 情感目标 培养学生爱国主义精神及为富民强国认真学习的精神．
教学建议 教材分析以及相应的教法建议 1、交流与直流有许多相似之处，也有许多不同之处．学习中我们特别要注意的是交流与直流的不同之处，即交流电的特殊之处．这既是学习、了解交流电的关键，也是学习、研究新知识的重要方法．在与已知的知识做对比中学习和掌握新知识特点的方法，是物理课学习中很有效和很常用的方法． 在学习交变电流之前，应帮助学生理解直流电和交流电的区别．其区别的关键是电流方向是否随时间变化．同时给出了恒定电流的定义——大小和方向均不随时间变化． 2、对于交变电流的产生，课本采取由感性到理性，由定性到定量，逐步深入的讲述方法．为了有利于学生理解和掌握，教学中要尽可能用示波器或模型配合讲解．教学中应注意让学生观察教材中的线圈通过4个特殊位置时电表指针的变化情况，分析电动势和电流方向的变化，使学生对线圈转动一周中电动势和电流的变化有比较清楚的了解．有条件的，还可以要求学生运用已学过的知识，自己进行分析和判断． 3、用图像表示交变电流的变化规律，是一种重要方法，它形象、直观、学生易于接受．要注意在学生已有的图像知识的基础上，较好地掌握这种表述方法．更要让学生知道，交变电流有许多种，正弦电流只是其中简单的一种．课本中用图示的方法介绍了常见的几种，以开阔学生思路，但不要求引伸． 4、在这一节中学生要第一次接受许多新名词，如交变电流、
交变电流的产生和描述(含答案)
考点内容 要求 考纲解读 交变电流、交变电流的图象 Ⅰ 1．交变电流的产生及其各物理量的变化规律，应用交流电的图象解决问题． 2．利用有效值的定义，对交变电流的有效值进行计算． 3．理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系应用，变压器动态变化的分析方法． 4．远距离输电的原理和相关计算． 5．传感器的简单使用，能够解决与科技、社会紧密结合的问题. 正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 Ⅰ 理想变压器 Ⅰ 远距离输电 Ⅰ 实验：传感器的简单使用 第1课时 交变电流的产生和描述 导学目标 1.能掌握交变电流的产生和描述，会写出交变电流的瞬时值表达式.2.能认识交变电流的图象和进行有效值、最大值的计算． 一、交变电流的产生和变化规律 [基础导引] 关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，以下说法中正确的是 ( ) A ．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变 B ．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C ．线圈在中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化率为零 D ．线圈在与中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应电动势最大 [知识梳理] 1．交变电流 大小和方向都随时间做__________变化的电流．如图1(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式交变电流，简称正弦式电流，如图(a)所示． 图1
2．正弦交流电的产生和变化规律 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕________________方向的轴匀速转动． (2)中性面：①定义：与磁场方向________的平面． ②特点：a.线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量________，磁通量的变化率为______，感应电动势为______．b.线圈转动一周，________经过中性面．线圈每经过____________一次，电流的方向就改变一次． (3)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__________曲线．如图1(a)所示． 思考：由正弦交流电的图象可以得出哪些物理量？ 二、描述交变电流的物理量 [基础导引] 我们日常生活用电的交变电压是e ＝2202sin 100πt V ，它是由矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的，则下列说法正确的是________． ①交流电的频率是50 Hz ②交流电压的有效值是220 V ③当t ＝0时，线圈平面恰好与中性面平行 ④当t ＝1 50 s 时，e 有最大值220 2 V ⑤电流每秒方向改变50次 [知识梳理] 1．周期和频率 (1)周期T ：交变电流完成________________变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒 (s)．公式：T ＝2π ω. (2)频率f ：交变电流在1 s 内完成周期性变化的________，单位是赫兹(Hz)． (3)周期和频率的关系：T ＝________或f ＝________. 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________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________． (3)有效值：让交流与恒定电流分别通过________的电阻，如果它们在交流的一个周期内产生的________相等，则这个恒定电流I 、恒定电压U 就是这个交流的__________． (4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系 I ＝____________，U ＝____________，E ＝____________. (5)平均值：是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值. 考点一 正弦交流电的变化规律 考点解读
交变电流有效值的计算
交变电流有效值的计算 陈 祥 （湖南省望城县第六中学 410204） 作为高考非主干知识中常考的II 级知识点，交变电流有效值的计算并不难，有关题目变化也小，题目在大多数考生能力范围之内．只要肯下功夫，复习到位，记忆准确，应该是可以稳拿分数的．但常见的复习资料和相关文章总是通过举例说明的方法进行复习，笔者认为这种复习方法不易使学生理解其本质，故本文中笔者尝试从另一角度寻找更为有效的方法． 常见中学阶段可计算有效值的交变电流可以分为三类： 类型I 基本型 基本型包括两种：一是恒定电流（特殊的交变电流）；二是正弦式电流．对于基本型，学生应该重点理解并掌握好利用焦耳定律计算 焦耳热，以及正弦式电流的有效值公式 2,2,2m m m E E U U I I = = = 类型II 组合型 如图1～图4所示，这种类型交变电流是由两种基本类型的电流通过组合而成．求解此类交变电流的有效值时应该采用分段法处理． 图1 图2
例题1 如图4所示的是一交变电流随时间变化的图象．求其有效值？ 解析：此交变电流由峰值为A I m 161=的正弦式电流的前半周期和峰值为A I m 122=的正弦式电流的后半周期组合而成，故可以分为两段处理，求此交变电流在一个周期（T=2s ）内的焦耳热． 让此交变电流和直流分别通过同一阻值为R 的电阻．在一个周期（T=2s ）内此交变电流产生的热量为 22222 22 121T R I T R I Q Q Q m m ??? ??+?? ? ??=+=' 在一个周期（T=2s ）内直流产生的热量为 RT I Q 2 = 根据交变电流有效值的定义，可得 RT I T R I T R I m m 2 2 22 12222=??? ??+??? ?? 解得此交变电流的有效值A I I I m m 1022221=+= 类型 III 叠加型 图3 图4