一轮复习 交变电流的产生和描述
高考物理一轮复习课件交变电流的产生和描述
C．从开始转动经过14周期，线框中的平均感应电动势为 2nBS D．感应电动势瞬时值为 e＝2nπBSsin 2nπt
第七页，共53页。
解析 线框交变电动势的最大值为 Em＝BSω＝2nπBS，产 生的感应电动势瞬时值为 e＝2nπBSsin 2nπt，A 错、D 对； 该线框交变电动势的有效值为 E＝Em＝ 2nπBS，B 对；线
( )．
图10－1－1
第十二页，共53页。
A．M为电阻，N为电容器，L为电感线圈 B．M为电感线圈，N为电容器，L为电阻 C．M为电容器，N为电感线圈，L为电阻 D．M为电阻，N为电感线圈，L为电容器
解析 当交变电流的频率增大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗
变小，由灯1变亮，灯2变暗可知M为电容器，N为电感线圈，而 电阻与交变电流的频率无关，故L为电阻，C正确．
知转动一周电阻
R
上的焦耳热为
Q＝I2RT＝
BωL1L2 2 2（R＋r）
R·2ωπ＝π（ωRR＋B2rL）21L222.
答案 (1)e1＝BL1L2ωsin ωt (3)π（ωRR＋Br2）L21L2 22
(2)e2 ＝ BL1L2 ω sin(ωt ＋ φ0)
第十九页，共53页。
【变式跟踪1】 (多项选择)如图10－1－3所示， 单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁 场中，以恒定的角速度ω绕ab边转动，磁场方 向垂直于纸面向里，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边正在向纸面外转动．那么 ( )．
高考物理一轮复习课件交变电流的产生和描述
第一页，共53页。
交变电流、描述交变电流的图象 Ⅰ(考纲要求) 【思维驱动】
(多项选择)关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，以下说
2025版高考物理一轮总复习学案 第13章 第31讲 交变电流的产生及描述
第十三章交变电流 电磁振荡和电磁波 传感器第31讲 交变电流的产生及描述名师讲坛·素养提升一、交变电流1．定义：大小和方向都随时间做______________的电流叫作交变电流。
2．图像：如图所示，图________________所示电流都属于交变电流，图______所示电流属于恒定电流。
周期性变化甲、乙、丙、丁戊二、正弦式交变电流的产生和变化规律1．产生：如图所示，在匀强磁场里，线圈绕________磁场方向的轴匀速转动时，可产生正弦式交变电流。
注意：交变电流的种类有很多，但同时具备这三个条件才会产生正弦式交变电流：匀强磁场；线圈转轴和磁场垂直；匀速转动。
垂直2．中性面及其特点(1)定义：与磁场方向________的平面。
(2)特点①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______。
②线圈转动一周，________经过中性面，线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次。
垂直最大零零2次3．图像：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性正弦面位置开始计时，其图像为________曲线，如图所示。
4．变化规律(线圈从中性面位置开始计时)(1)电动势e 随时间变化的规律：e ＝_____________。
(2)电压u 随时间变化的规律：u ＝_____________。
(3)电流i 随时间变化的规律：i ＝____________。
其中ω是线圈转动的__________，Em ＝____________。
E msin ωt U msin ωt I msin ωt 角速度nBSω三、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_____________变化，即线圈__________所需要的时间，单位是____________，公式T ＝________。
(2)频率(f )：交变电流在__________________________的次数，单位是________________。
高三物理一轮复习——交变电流的产生和描述复习学案及考点分析
高三物理一轮复习——交变电流的产生和描述复习学案及考点分析知识梳理一、正弦式交变电流1．产生线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．2．两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变． (2)线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变． 3．电流方向的改变一个周期内线圈中电流的方向改变两次．4．交变电动势的最大值E m ＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关．5．交变电动势随时间的变化规律(中性面开始计时)e ＝nBSωsin_ωt .自测1 (多选)关于中性面，下列说法正确的是( )A ．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零B ．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大C ．线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次D ．线圈每转动一周即经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次 答案 AC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1次周期性变化所需要的时间，单位是秒(s)．表达式为T ＝2πω＝1n(n 为转速)．(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 或f ＝1T. 2．交变电流的瞬时值、最大值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值．(2)最大值：交变电流或电压所能达到的最大的值．(3)有效值：让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就可以把恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值．(4)正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系I ＝I m 2，U ＝U m 2，E ＝E m 2. (5)交变电流的平均值E ＝n ΔΦΔt ，I ＝n ΔΦ(R ＋r )Δt. 自测2 (2019·贵州安顺市上学期质量监测)如图1所示，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一个匝数为N 的矩形线圈abcd ，线圈面积为S ，ab 边与磁场垂直，ab 边始终与金属滑环K 相连，cd 边始终与金属滑环L 相连．现使矩形线圈以恒定角速度ω，从图示位置绕过ad 、bc 中点的轴匀速转动．下列说法中正确的是( )图1A ．将交流电流表串联到电路中，其示数随时间按余弦规律变化B ．线圈转动的角速度越大，通过电阻R 的电流越小C ．线圈平面与磁场平行时，瞬时感应电动势最大且E m ＝NBSωD ．线圈平面每转过半圈，穿过线圈平面的磁通量变化量为零答案 C解析 交流电流表测量的是交变电流的有效值，不随时间变化，故A 错误；根据e ＝NBSωcos ωt 可知，线圈转动的角速度越大，产生的感应电动势越大，通过电阻R 的电流越大，故B 错误；题图所示位置，线圈平面与磁场平行，产生的感应电动势最大，最大值为E m ＝NBSω，故C 正确；线圈从中性面位置每转过半圈，穿过线圈平面的磁通量变化量为2BS ，故D 错误．1．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)2.交变电流瞬时值表达式(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式E m＝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．如：①线圈在中性面位置开始计时，则i－t图象为正弦函数图象，函数表达式为i＝I m sin ωt.②线圈在垂直于中性面的位置开始计时，则i－t图象为余弦函数图象，函数表达式为i＝I m cos ωt.例1(多选)(2019·贵州安顺市适应性监测(三))风电是一种清洁、绿色的可再生能源，中国的风电装机容量，目前处于世界领先地位．图2甲为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁铁转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连．在某一风速时，传感器显示如图乙所示，则()图2A．磁铁的转速为10 r/sB．线圈两端电压的有效值为6 2 VC．交变电流的电压表达式为u＝12sin 5πt(V)D．该交变电流的频率为50 Hz答案BC解析 电压的周期为T ＝0.4 s ，故磁铁的转速为n ＝2.5 r/s ，f ＝2.5 Hz ，故A 、D 错误；通过题图乙可知电压的最大值为12 V ，故有效值U ＝U m 2＝122V ＝6 2 V ，故B 正确；周期T ＝0.4 s ，故ω＝2πT ＝2π0.4rad /s ＝5π rad/s ，故电压的表达式为u ＝12sin 5πt (V)，故C 正确． 变式1 (多选)(2016·全国卷Ⅲ·21)如图3，M 为半圆形导线框，圆心为O M ；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为O N ；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线O M O N 的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面．现使线框M 、N 在t ＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面且过O M 和O N 的轴，以相同的周期T 逆时针匀速转动，则( )图3A ．两导线框中均会产生正弦交流电B ．两导线框中感应电流的周期都等于TC ．在t ＝T 8时，两导线框中产生的感应电动势相等 D ．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等答案 BC解析 两导线框进入磁场过程中，匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项A错误；导线框的转动周期为T ，则感应电流的周期也为T ，选项B 正确；在t ＝T 8时，切割磁感线的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项C 正确；一个周期内，M 导线框中一直有感应电流，N 导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值不相等，选项D 错误．变式2 (2019·山东日照市上学期期末)在匀强磁场中，一个100匝的矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，线圈外接定值电阻和理想交流电流表(如图4甲所示)．穿过该线圈的磁通量按正弦规律变化(如图乙所示)．已知线圈的总电阻为2 Ω，定值电阻R ＝8 Ω.下列说法正确的是( )。
高三物理一轮复习《11-1交变电流的产生和描述》
高考总复习·物理
第十一章 交变电流 传感器 2．[图象问题](多选)图甲是小型交流发电机的示意图，
交变电流产生条件：一个周期内电流方向改变两次
e
Em
T/4
2T/4
3T/4
T
t
o
π/2
π
3π/2
2
π
ωt
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动
高考总复习·物理
第十一章 交变电流 传感器
用公式描述: 瞬时值表达式：从中性面开始计时
电动势: e Em sin t
在纯电阻电路中: Em NBS
第十一章 交变电流 传感器
转动切割：E 1 Bl2
2
A．两导线框中均会产生正弦交流电
E
1 2
BR2
E恒定，I恒定
B．两导线框中感应电流的周期都等于T
C．在t＝ T 时，两导线框中产生的感应电动势相等
8
D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的
有效值也相等
高考总复习·物理
第十一章 交变电流 传感器
D．从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律
为 e＝NBSωsin ω t
高考总复习·物理
第十一章 交变电流 传感器
高考总复习·物理
第十一章 交变电流 传感器 有效值不变
U有
Um 2
220V
U m 200 2V 311V
【答案】 B
高考物理一轮复习第11章第1节交变电流的产生及描述新人教版
位置转过 30°时，ωt＝π6，此时的电流为 i＝I2m＝2NRB＋Sωr，D 正确。]
答案
2．交变电流的“四值” (1)瞬时值：交变电流 某一时刻 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 最大值 。 (3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫作交变
电流的有效值。对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关系为：E＝
Em
Um
Im
__2_，U＝ 2 ，I＝ 2 。
第十一章 交变电流 传感器 第1节 交变电流的产生及描述
01
栏 目 02 导 航
知识点一 知识点二
知识点一
交变电流的产生
1．产生 如图所示，将闭合线圈置于 匀强磁场 中，并绕 垂直于 磁场方向 的轴匀速转动。 2．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。 (2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。
答案
(3)图象(如图所示)
甲
乙
丙
[判断正误] (1)交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化。 (√ )
(2)大小变化而方向不变的电流也叫交变电流。
(× )
(3)线圈经过中性面时产生的感应电动势最大。
(× )
1．(2019·唐山模拟)图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理 图，其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 R＝10 Ω 的电阻连接，与电阻 R 并联的交流电压表为理想电表，示数是 10 V。 图乙是穿过矩形线圈磁通量 Φ 随时间 t 变化的图象。则下列说法正 确的是( )
[考法指导]
1．正弦式交变电流的变化规律(线圈从中性面位置开始计时)
高考物理一轮复习11第1讲交变电流的产生和描述课件
2.正弦交流电的产生及图象： (1)产生。 ①产生：如图所示，在匀强磁场里，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。 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
(2)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，则 其图象为_正__弦__式__曲线，如图所示。
(3)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。
( ×)
(4)交变电流的峰值总是有效值的 2 倍。 (5)可以用平均值计算交变电流产生的热量。
(×) (×)
(6)交流电路中电压表、电流表的示数都是有效值。 ( √ )
(7)正弦交变电流 1 周期与 1 周期内电流的有效值一定不同。 ( × )
4
2
休息时间到啦
【情境辨析】 如图是演示用的手摇发电机模型，N匝面积为S的线圈以角速率ω转动，从某 次经过中性面开始计时。
【情境辨析】(1)矩形线圈在 Nhomakorabea强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。 ( × )
(2)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴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。 ( √ )
复习课件
高考物理一轮复习11第1讲交变电流的产生和描述课件
2021/4/17
高考物理一轮复习11第1讲交变电流的产生和描述课件
1
第1讲 交变电流的产生和描述
【知识建构】 一、交变电流、交变电流的图象 1.交变电流：_大__小__和_方__向__都随时间做周期性变化的电流。最常见的交变电 流是_正__弦__式__交变电流。
(3)变化规律(线圈在中性面位置开始计时)： ①电动势e随时间变化的规律：e=_E_m·__s_i_n_ω__t_。
2017年高考一轮冲刺总复习：11.1《交变电流的产生及其描述》ppt精品课件
的实际功率P'=I2R=12×80 W=80 W,故选项D正确。
在解决有关交变电流的图像问题时,应先把交变电流的图像与线圈的 转动位置对应起来,再根据特殊位置求解。注意峰值公式Em=nBSω中的S为 有效面积。
1-1 (多选)一单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动 时产生正弦式交变电流,其电动势的变化规律如图线a所示,当调整线圈转 速后,电动势的变化规律如图线b所示。以下关于这两个正弦式交变电流 的说法正确的是 ( )
m
。
。
其中ω等于线圈转动的④ 角速度 ,Em=⑤ nBSω
自测2 小型交流发电机的矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的 感应电动势与时间的关系是正弦函数。将发电机与一个标有“6 V,6 W” 的小灯泡连接形成闭合回路,不计电路的其他电阻。当线圈的转速为n=5 r/ s时,小灯泡恰好正常发光,则电路中电流的瞬时值表达式为 ( A.i=sin 5t(A) B.i=sin 10πt(A) )
2( R r )
Im nBL2 ω T 2 Q=I R ,其中I= = ,T= ,则 4 ω 2 2 2( R r )
2
T n 2 B 2 L4 ωR Q=I R = 。 2 4 16( R r )
2
(3)在转过90°的过程中感应电动势的平均值为
Φ E=n = t
1 nBL2 2 2 = , nBL ω
1 f
1 T
(2)峰值:一个周期内电压和电流所能达到的最大的值。
(3)有效值:跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效
m m m 值。对正弦式交流电,其有效值和峰值的关系为:E= ,U= ,I= 。
E
U
I
2022年高考一轮复习12.1交变电流的产生和描述课件
3．(2020 陕西商洛期末)一交流电压的瞬时值表达式为 u ＝200 2sin 50πt(V)，
D 下列判断正确的是( )
A ．该交流电压的频率为 50 H z B ．t＝0.01 s 时，该交流电压的瞬时值为 50 2 V C ．直接用电压表测该交流电压，其示数为 200 2 V D ．若将该交流电压加在阻值为 2 kΩ的电阻两端，则电阻的发热功率为 20 W
制作简单的自动控制装置
(2)科学态度与责任
考向指导
1.考题难度：试题 情景新颖，难度中 等。2.常考热点： 交变电流的图象、 表达式及其“四值 ”的应用，理想变 压器的基本原理及 动态分析，远距离 输电问题等。3.常 用物理思想方法： 图象法、等效法、 类比法、模型法、 数理结合法等。
一 课前检测
1
1
(3)周期和频率的关系：T ＝__f __或 f＝__T___。
2．交变电流的瞬时值、最大值、有效值和平均值 (1)瞬时值：交变电流___某__一__时__刻_的值，是时间的函数。如e＝Emsin ωt。 (2)最大值：交变电流或电压所能达到的最大的值。
(3)有效值
①定义：让交流和恒定电流通过相同阻值的电阻，如果它们在一个周期内产生的 __热___量__相等，就把这一恒定电流的数值叫做这一交流的有效值。
交变电流瞬时值表达式的求解步骤
跟踪训练
跟踪1.(2021资阳模拟)如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中 心轴OO′匀速转动，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示。若外接
C 电阻的阻值R＝9 Ω，线圈的电阻r＝1 Ω，则下列说法正确的是( )
A．线圈转速为100π rad/s B．0.01 s末穿过线圈的磁通量最大 C．通过线圈的最大电流为10 A D．电压表的示数为90 V
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
方向的轴匀速转
动．
(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，其图象为正弦曲线．如图(e)、(f)所示．
正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 Ⅰ
【思维驱动】 一个单匝矩形线框的面积为 S，在磁感应强度为 B 的匀强 磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为 n 转/秒，则 A．线框交变电动势的最大值为 nπBS B．线框交变电动势的有效值为 2nπBS 1 C．从开始转动经过 周期，线框中的平均感应电动势为 4 2nBS D．感应电动势瞬时值为 e＝2nπBSsin 2nπt (
第1讲 交变电流的产生和描述
交变电流、交变电流的图象 Ⅰ(考纲要求)
【思维驱动】 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
E ＝BLv 平均值
－
－
ΔΦ E ＝n Δt I ＝ E /(R＋r)
计算通过电 路截面的电 荷量
阅卷教师叮咛 易失分点 1 只考虑交流电的产生与规律而忽视了交流电路的结构． 2 不知道计算与热效应有关的物理量时应用有效值． 2 3 错误地认为凡是交流电其电压有效值都可以用 U＝ 2 Um 计算． 应对策略
BD
)．
1．周期和频率 (1)周期(T)：交变电流完成 一次周期性 变化(线圈转一周) 2π 所需的时间，单位是秒(s)，公式 T＝ ω . (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)． 1 1 (3)周期和频率的关系：T＝ f 或 f＝ T .
2．正弦式交变电流的函数表达式 (线圈在中性面位置开始计 时) (1)电动势e随时间变化的规律：e＝ Emsin ωt .
(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝ Umsin ωt . (3)电流i随时间变化的规律：i＝ Imsin ωt .其中ω等于线
圈转动的 角速度 ，Em＝ nBSω .
3．交变电流的瞬时值、峰值、有效值 (1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数． (2)峰值：交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的 值，也叫最大值． (3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做 交变电流的有效值．对正弦交流电，其有效值和峰值的关系 Em Um Im 为： E＝ ，U＝ ，I＝ . 2 2 2
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 答案 CD
【知识存盘】 1．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． (2) 图象 ：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．
解答交流电问题应注意交流电的“四值” 在解答交流电问题时，除要注意电路结构外，还要： (1)掌握交变电流的瞬时值表达式，理解交变电流图象的物理 意义．
(2)区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值.
Em与转轴的所在位置和
讨论电容器的击穿电压
线圈形状无关
(1) 计算与电流的热效应有关 对正(余)弦交流电 有效值 有：E＝Em/ 2 U＝Um/ 2 I＝Im/ 2 的量(如电功、 电功率、 电热等) (2)电气设备“铭牌”上所标 的一般是有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效 值 (4)电表的读数为有效值
交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，所
以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或
热功率)进行计算．
2．对交变电流的“四值”的比较和理解
物 理 物理意义 适用情况及说明
量
瞬 e＝Emsin ωt
时
值
u＝Umsin ωt
i＝Imsin ωt
计算线圈某时刻的受力情况
峰
值
(最 大 值)
Em＝nBSω Im＝Em/(R＋r)
2．正弦交流电的产生和图象 (1)中性面 ①中性面：与磁场方向垂直的平面． ②中性面与峰值面的比较 中性面 含义 磁通量 线圈平面与磁场方向 峰值面 线圈平面与磁场方向
垂直
最大(BS)
平行
零
磁通量的变化率
感应电动势
0
0
最大
最大(n变
(2)产生：在匀强磁场里，线圈绕 垂直于磁场