交变电流的产生和描述.ppt

　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 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： 和 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． 大小 方向 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 峰值面 含义 线圈平面与磁场方向垂直 线圈平面与磁场方向平行 磁通量 最大(BS) 零 磁通量的变化率 0 最大 感应电动势 0 最大(nBSω) 电流方向 发生改变 方向不变 (2)产生：在匀强磁场里，线圈绕 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． 垂直于磁场 正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 Ⅰ (考纲要求) 一次周期性 次数 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＝ . (2)负载两端的电压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等于线圈转动的 ，Em＝ . Emsin ωt Umsin ωt Imsin ωt 角速度 nBSω 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． 考点一　正弦交变电流的产生及变化规律 【典例1】 (2012·安徽卷，23)图1011甲所示是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示．已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．(只考虑单匝线圈) (1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式； (2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式； (3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热．(其它电阻均不计) 图10-1-1 【变式跟踪1】 如图10-1-2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．则 (　　)． 图10-1-2 借题发挥 1．对中性面的理解 (1)中性面是与磁场方向垂直的平面，是假想的一个参考面． (2)线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，而磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零． (3)线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大． (4)线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次，线圈转动一周，两次经过中性面，所以电流的方向改变两次． 2．对交变电流的“四值”的比较和理解 物理量 物理意义 适用情况及说明 瞬时值 e＝Emsin ωt 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) 讨论电容器的击穿电压 续表 考点二　交变电流的图象 【典例2】 (2011·天津卷，4)在匀强磁场中，一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图10-1-3甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则