高考物理大一轮复习第11单元交变电流传感器第28讲交变电流的产生及描述课件
合集下载
高考物理一轮复习第十一章第1讲交变电流的产生和描述课件高三全册物理课件
峰值
Em＝nBSω，Im 讨论电容器的击
＝RE＋m r
穿电压
2021/12/13
第二十五页，共四十一页。
E＝Em U＝Um I＝ (1)计算与电流的热效应有关的量(如
2
2
电功、电功率、电热等)
有效 Im 值2
(2)电气设备“铭牌”上所标的值
(只适用于正弦
(3)保险丝的熔断电流
式交变电流)
(4)交流电表的读数
2.正弦式交变电流的变化规律(从线圈在中性面位置开始计时)
规律 函数表达式
物理量
图象
磁通量
Φ＝Φmcosωt＝ BScosωt
电动势
e＝Emsinωt＝ nBSωsinωt
2021/12/13
第五页，共四十一页。
电压
u＝Umsinωt＝ RR＋Emrsinωt
电流
I＝Imsinωt＝ RE＋m rsinωt
均为 E＝12BR2ω，C 项正确；两导线框中感应电流随时间变化的 图象如图所示，故两导线框中感应电流的有效值不相等，D 项错 误．
2021/12/13
第二十二页，共四十一页。
几种典型电流的有效值
交变电流名称
交变电流图象
正弦式 交变电流
正弦式半波 脉冲电流
有效值
U＝
1 2Um
U＝12Um
2021/12/13
第二十三页，共四十一页。
正弦单向 脉冲电流
矩形脉冲 电流
非对称性 交变电流
U＝Um 2
U＝
t TUm
U＝ 12U21＋U22
2021/12/13
第二十四页，共四十一页。
考点 3 交变电流与电路的综合应用
物理量 重要关系 适用情况及说明
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( )
新人教版高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器1交变电流的产生和描述课件
解析： 的示数应是电压的有效值 220 V，故 A、D 错；电 压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，B 正确； 电压的峰值 Um＝220 2 V≈311 V，大于电容器的耐压值，故有 可能被击穿，C 错．
答案：B
3．[交变电流“四值”的应用]如图所示，N 匝矩形导线框以
角速度 ω 绕对称轴 OO′匀速转动，线框面积为 S，线框电阻、
答案：BD
反思总结
求解交变电流变化规律有关问题的“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． (2)注意峰值公式 Em＝nBSω 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．
(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改 变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次．
(4)交变电动势的最大值 Em＝nBSω，与转轴位置无关，与线 圈形状无关．
2．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
规律 物理量
函数表达式
图象
磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt
答案：D
2．交流发电机线圈中的感应电动势 e＝Emsinωt＋π2，则穿 过线圈平面的磁通量 Φ 跟时间 t 的图线应是图中哪一个( )
[题组训练]
1．[有效值的计算](多选)如图所示，先后用不同的交流电源 给同一盏灯泡供电．第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变 化，如图甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若 图甲、乙中的 U0、T 所表示的电压、周期值是相等的，则以下说 法正确的是( )
高考物理大一轮复习第十一章交变电流及传感器1交变电流的产生和描述课件
与磁场方向平行时，感应电动势最大，Em＝
_____N_B_S_ω__.
• 4. 交变电流的瞬时值：若从中性面开始计时，感应 电动势的瞬时值表达式为_e_＝_N_B_S_ω_si_n_ω_t ________；若 从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时，感应 电动势的瞬时值表达式为_____e＝__N_B_S_ω_co_s_ω_t __．
• (2) 线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上产生
的热量．
【答案】
n2πB2L4ωR 16R＋r2
• (3) 电阻R上的最大电压．
【答案】
nBL2ωR 2R＋r
【解析】 (1) 线圈转动时，总有一条边切割磁感线，且ac
边和bd边转动的线速度大小相等，当线框平行于磁场时，产生 的感应电动势最大，为
典题演示 2 (多选)(2016·安徽
“江南十校”联考)如图，处在垂直纸
面向外、磁感应强度为 B 的匀强磁场
中的矩形线框 MNPQ，以恒定的角速
度 ω 绕对角线 NQ 转动．已知 MN 长
为 l1，NP 长为 l2，线框电阻为 R.t＝0 时刻线框平面与纸面重合， 下列说法中正确的是( ABD )
处在中性面的位置，D 项错误．
• 典题演示5 (多选)(2016·苏锡常镇二模)如图甲为风力发电 的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的 永磁铁转动，转速与风速成正比．某一风速时，线圈中产生 的正弦式电流如图乙所示，则( )
AD
乙 甲
A. 电流的表达式为 i＝0.6sin(10πt)A B. 磁铁的转速为 10 r/s C. 风速加倍时电流的表达式为 i＝1.2sin(10πt)A D. 风速加倍时线圈中电流的有效值为 0.6 2 A
_____N_B_S_ω__.
• 4. 交变电流的瞬时值：若从中性面开始计时，感应 电动势的瞬时值表达式为_e_＝_N_B_S_ω_si_n_ω_t ________；若 从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时，感应 电动势的瞬时值表达式为_____e＝__N_B_S_ω_co_s_ω_t __．
• (2) 线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上产生
的热量．
【答案】
n2πB2L4ωR 16R＋r2
• (3) 电阻R上的最大电压．
【答案】
nBL2ωR 2R＋r
【解析】 (1) 线圈转动时，总有一条边切割磁感线，且ac
边和bd边转动的线速度大小相等，当线框平行于磁场时，产生 的感应电动势最大，为
典题演示 2 (多选)(2016·安徽
“江南十校”联考)如图，处在垂直纸
面向外、磁感应强度为 B 的匀强磁场
中的矩形线框 MNPQ，以恒定的角速
度 ω 绕对角线 NQ 转动．已知 MN 长
为 l1，NP 长为 l2，线框电阻为 R.t＝0 时刻线框平面与纸面重合， 下列说法中正确的是( ABD )
处在中性面的位置，D 项错误．
• 典题演示5 (多选)(2016·苏锡常镇二模)如图甲为风力发电 的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的 永磁铁转动，转速与风速成正比．某一风速时，线圈中产生 的正弦式电流如图乙所示，则( )
AD
乙 甲
A. 电流的表达式为 i＝0.6sin(10πt)A B. 磁铁的转速为 10 r/s C. 风速加倍时电流的表达式为 i＝1.2sin(10πt)A D. 风速加倍时线圈中电流的有效值为 0.6 2 A
高考物理一轮复习 第十一章 第1节 交变电流的产生和描述课件
(2)1.67 A
2021/12/9
第十六页，共五十页。
考点 研析 (kǎo diǎn)
核心探究·重难突破
考点一 交变电流(diànliú)的产生及变化规律
1.正弦(zhèngxián)式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
规律 物理量
函数表达式
图像
磁通量 Φ=Φmcosωt=BScos ωt
故 D 正确.
2021/12/9
第十二页，共五十页。
3.电阻不计的单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,产生的交 流电压瞬时值表达式为 u=100 2 cos 100πt(V).下列说法正确的是( A )
A.当线圈平面与磁感线平行时,磁通量变化率最大 B.该交变电流电压的频率为 100 Hz C.穿过线圈的磁通量最大值是 2 Wb D.用理想电压表测量该电压,其示数约为 141 V
2021/12/9
第六页，共五十页。
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(线圈转动一周)所需的 时间
(shíjiān)
秒(s).表达式为 T= 2π = 1 (n 为转速).
n
(2)频率f:交变电流在1 s内完成
周期的性次变化数(cìshù),单位是
赫兹. (Hz)
发热量的 1 ,故 C 正确. 2
2021/12/9
第二十八页，共五十页。
【针对训练】(2018·全国Ⅲ卷,16)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期(zhōuqī)内产生的热量
为Q方;若该电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正.该电阻上电压的峰值均为
u0,周期均为T,如图所示.则Q方∶Q正等于( )
2021/12/9
第十六页，共五十页。
考点 研析 (kǎo diǎn)
核心探究·重难突破
考点一 交变电流(diànliú)的产生及变化规律
1.正弦(zhèngxián)式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
规律 物理量
函数表达式
图像
磁通量 Φ=Φmcosωt=BScos ωt
故 D 正确.
2021/12/9
第十二页，共五十页。
3.电阻不计的单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,产生的交 流电压瞬时值表达式为 u=100 2 cos 100πt(V).下列说法正确的是( A )
A.当线圈平面与磁感线平行时,磁通量变化率最大 B.该交变电流电压的频率为 100 Hz C.穿过线圈的磁通量最大值是 2 Wb D.用理想电压表测量该电压,其示数约为 141 V
2021/12/9
第六页，共五十页。
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(线圈转动一周)所需的 时间
(shíjiān)
秒(s).表达式为 T= 2π = 1 (n 为转速).
n
(2)频率f:交变电流在1 s内完成
周期的性次变化数(cìshù),单位是
赫兹. (Hz)
发热量的 1 ,故 C 正确. 2
2021/12/9
第二十八页，共五十页。
【针对训练】(2018·全国Ⅲ卷,16)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期(zhōuqī)内产生的热量
为Q方;若该电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正.该电阻上电压的峰值均为
u0,周期均为T,如图所示.则Q方∶Q正等于( )
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)
2024高考物理一轮复习--交变电流的产生和描述
交变电流一、交变电流的产生规律1．正弦式交变电流的产生(1)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 ①B ，Φ最大，ΔΦΔt ＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变。
①线圈平面与中性面垂直时，S ①B ，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：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此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。
2．产生正弦交流电的四种其他方式 (1)线圈不动，匀强磁场匀速转动。
(2)导体棒在匀强磁场中做简谐运动。
(3)线圈不动，磁场按正弦规律变化。
(4)在匀强磁场中导体棒的长度与时间成正弦规律变化。
3．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)4．书写交变电流瞬时值表达式的步骤(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式E m ＝nωBS 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。
①线圈从中性面位置开始计时，则i －t 图像为正弦函数图像，函数表达式为i ＝I m sin ωt 。
①线圈从垂直于中性面的位置开始计时，则i －t 图像为余弦函数图像，函数表达式为i ＝I m cos ωt 。
二、交变电流有效值的求解方法1．有效值的规定交变电流、恒定电流I 直分别通过同一电阻R ，在交流电的一个周期内产生的焦耳热分别为Q 交、Q 直，若Q 交＝Q 直，则交变电流的有效值I ＝I 直(直流有效值也可以这样算)． 2．有效值的理解(1)交流电流表、交流电压表的示数是指有效值；(2)用电器铭牌上标的值(如额定电压、额定功率等)指的均是有效值； (3)计算热量、电功率及保险丝的熔断电流指的是有效值； (4)没有特别加以说明的，是指有效值；(5)“交流的最大值是有效值的2倍”仅适用于正(余)弦式交变电流． 3．有效值的计算(1)计算有效值时要根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间(周期整数倍)”内“相同电阻”上产生“相同热量”，列式求解．(2)分段计算电热求和得出一个周期内产生的总热量． (3)利用两个公式Q ＝I 2Rt和Q ＝U 2Rt 可分别求得电流有效值和电压有效值．(4)若图象部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的14周期(必须是从零至最大值或从最大值至零)和12周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I ＝I m 2、U ＝U m2求解．4．几种典型交变电流的有效值三、交变电流“四值”的理解和计算交变电流“四值”的比较四、针对练习1、如图所示，一矩形线圈的面积为S ，匝数为N ，电阻为r ，处于磁感应强度大小为B 的水平匀强磁场中，绕垂直磁场的水平轴OO ′以角速度ω匀速运动。
高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器第讲交变电流的产生和描述课件.ppt
√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 分析 答案 解析
第十一章 交变电流 传感器
第1讲 交变电流的产生和描述
内容索引
基础 知识梳理
命题点一
交变电流的产生及变化 规律
命题点二
交流电有效值的求解
命题点三
交变电流“四值”的 理解和计算
课时作业
1
基础知识梳理
一、交变电流及其产生和图象 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：如图甲、乙、丙、丁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，如图甲所示.
【例1】 (多选)(2016·全国Ⅲ卷·21)如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是 圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内； 两圆弧半径相等；过直线OMON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OM 和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则 A.两导线框中均会产生正弦交流电
Δt 电流方向 不改变 .
(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向 发生改变 ，一个周 期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变 两 次. (4)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.如图甲、乙所示.
二、正弦式交变电流的描述
1.周期和频率
4.(鲁科版选修3－2P61第1题)两只相同的电阻，分别通以正弦波形的交
流电和方波形的交流电，两种交流电的最大值相等，且周期相等(如图所
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 分析 答案 解析
第十一章 交变电流 传感器
第1讲 交变电流的产生和描述
内容索引
基础 知识梳理
命题点一
交变电流的产生及变化 规律
命题点二
交流电有效值的求解
命题点三
交变电流“四值”的 理解和计算
课时作业
1
基础知识梳理
一、交变电流及其产生和图象 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：如图甲、乙、丙、丁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，如图甲所示.
【例1】 (多选)(2016·全国Ⅲ卷·21)如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是 圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内； 两圆弧半径相等；过直线OMON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OM 和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则 A.两导线框中均会产生正弦交流电
Δt 电流方向 不改变 .
(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向 发生改变 ，一个周 期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变 两 次. (4)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.如图甲、乙所示.
二、正弦式交变电流的描述
1.周期和频率
4.(鲁科版选修3－2P61第1题)两只相同的电阻，分别通以正弦波形的交
流电和方波形的交流电，两种交流电的最大值相等，且周期相等(如图所