第1讲　交变电流的产生和描述.pptx

第十二章;知识网络;第1讲交变电流的产生和描述;夯实双基;基础梳理;若从中性面的位置开始计时，穿过线圈的磁通量Φ、线圈中电动势e、负载两端电压u、负载中电流i随时间变化的规律及图像如下表所示：;Em＝________，n为线圈匝数，B为磁感应强度，S为线圈有效面积，ω为线圈转动的角速度．

注意：Φ-t图像与对应的et图像是互余的．

3．描述交变电流的物理量及其关系

(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，与线圈

转动角速度ω的关系为T＝______．;(2)交变电流的“四值”

①瞬时值e、u、i等：交变电流某一时刻的值，是时间的函数．

②峰值Em、Um、Im等：交变电流的电流或电压所能达到的最大值．

③有效值E、U、I等：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．;易错辨析;素养发展;1．交变电流由交流发电机产生，当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，就产生了正弦式交变电流，其变化规律与线圈的形状、转动轴处于线圈平面内的位置无关．;2．两个特殊位置;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．若开始时线圈平面与中性面间的夹角为φ0，则电动势的表达式为e＝Emsin(ωt＋φ0).若线圈从垂直中性面位置开始转动，其规律为余弦函数，电流表达式则写成i＝Imcosωt.

5．产生正弦式交变电流的5种方式

(1)线圈在匀强磁场中匀速转动．

(2)线圈不动，匀强磁场匀速转动．

(3)导体棒在匀强磁场中做简谐运动．

(4)线圈不动，磁场按正弦规律变化．

(5)在匀强磁场中导体棒的长度与时间成正弦规律变化.;1;2;

;1．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较;2．对交变电流有效值的理解

(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻产生的热量)进行定义的，计算有效值时要注意根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解．“相同时间”要取周期的整数倍，一般取一个周期．;③几种典型交变电流的有效值;3;

;4;

;(2)从图示位置转过90°，通过电阻R的电荷量和电阻R上产生的焦耳热．

答案：0.1C6.28J;随堂内化;1．如图所示为一交流电压随时间变化的图像．每个周期的前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定．根据图中数据可得交流电压的有效值为 ();2．(2023·扬州期末)如图所示，纸面内有一“凸”字形单匝金属线框组成闭合回路，置于垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线框的总电阻为R，边长如图所示．线框绕ab轴做角速度为ω的匀速转动．则从图示位置 ();

;3．(2023·南京、盐城二模)某种发电机的原理如图所示，矩形线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定轴OO′匀速转动，角速度为ω.已知线圈的匝数为n，ab边长为L1，bc边长为L2，线圈总电阻为r，线圈与阻值为R的外电路连接，交流电压表为理想电表．求：;

;(2)发电机正常工作时，交流电压表的示数U.;配套精练;A．交变电流的频率是100πHz

B．t＝0时，线圈位于与中性面垂直的位置

C．交变电流的周期是0.02s

D．t＝0.05s时，e有最大值;

;2．两只相同的电阻，分别通以正弦波形的交变电流和方波形的交变电流，两种交变电流的最大值与周期相等(如图甲、乙所示).在正弦波形交变电流的一个周期内，正弦波形的交变电流在电阻上产生的焦耳热为Q1，其与方波形交变电流在电阻上产生的焦耳热Q2之比Q1∶Q2等于 ()

A．1∶1 B．2∶1

C．1∶2 D．4∶3;

;3．一个闭合的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化图像如图所示，则下列说法中正确的是 ()

A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直

B．t＝0.1s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大

C．t＝0.2s时刻，线圈中有最大感应电动势

D．若转动周期减小一半，则电动势也减小一半;

;4．(2021·北京卷)一正弦式交变电流的i-t图像如图所示．下列说法中正确的是 ();

;5．(2021·浙江6月选考)如图所示，虚线是正弦式交变电流的图像，实线是另一交变电流的图像，它们的周期T和最大值Um相同，则实线所对应的交变电流的有效值U满足 ();

;6．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的感应电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则 ();

;7．(2023·扬州期初)如图所示，半径为r的