2024_2025年新教材高中物理第3章交变电流交变电流重点难点易错点高频考点经典题新人教版选择性必修2.docVIP

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交变电流

一、交变电流的产生

1、原理：电磁感应

2、中性面：线圈平面与磁感线垂直的平面。

3、两个特别位置的比较

①线圈平面与中性面重合时（S⊥B），磁通量Φ最大，=0，e=0，i=0，感应电流的方向将发生变更。

②线圈平面平行与磁感线时（S∥B），Φ=0，最大，e最大，i最大，电流方向不变。

4、穿过线圈的磁通量与产生的感应电动势、感应电流随时间变更的函数关系总是互余的：

取中性面为计时平面：

函数

图象

磁通量

电动势

电压

电流

注：对中性面的理解

沟通电瞬时值表达式的详细形式是由起先计时的时刻和正方向的规定共同确定的。若从中性面起先计时，虽然该时刻穿过线圈的磁通量最大，但线圈两边的运动方向恰与磁场方向平行，不切割磁感线，电动势为零，故其表达式为；但若从线圈平面和磁场平行时起先计时，虽然该时刻穿过线圈的磁通量为零，但由于此时线圈两边的速度方向和磁场方向垂直，电动势最大，故其表达式为。

例：矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是（）

A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大

B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零

C．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就变更一次

D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零

【变式训练】一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，在转动过程中，线框中的最大磁通量为，最大感应电动势为，则下列说法中正确的是（）

.当穿过线框的磁通量为零时，感应电动势也为零

.当穿过线框的磁通量减小时，感应电动势在增大

.当穿过线框的磁通量等于时，感应电动势等于

.线框转动的角速度

【变式训练】如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时()

A.线圈绕P1转动时的电流等于绕P转动时的电流

B.线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势

C.线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→d

D.线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力

二、对交变电流图像的理解

交变电流的图像包括φ-t、e-t、i-t、u-t等，详细图像见上页，现只探讨e-t图像

从图像上可得到信息：

线圈平面与中性面平行时为计时平面

电流最大值

周期T和频率f

不同时刻沟通电的瞬时值

线圈处于中性面和电流最大值对应的时刻

随意时刻线圈的位置和磁场的夹角

周期和频率的计算公式：

周期

完成一次周期性变更所用的时间

物理意义：表示交变电流变更快慢的物理量

频率

1s内完成周期性变更的次数

我国民用交变电流：T=0.02s，f=50Hz，

例：如图a所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角θ=45°时（如图b）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是：（）

【变式训练】在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则

A．t=0.005s时线框的磁通量变更率为零

B．t=0.01s时线框平面与中性面重合

C．线框产生的交变电动势有效值为311V

D．线框产生的交变电动势的频率为100Hz

三、表征交变电流的物理量

1、瞬时值、峰值（最大值）、有效值、平均值的比较

物理量

物理含义

重要关系

适用状况及说明

瞬时值

交变电流某一时刻的值

计算线圈某时刻的受力状况或力矩的瞬时值

最大值

最大的瞬时值

探讨电容器的击穿电压（耐压值）

有效值

跟交变电流的热效应等效的恒定电流值

对正（余）弦沟通电有：?

（1）计算与电流的热效应有关的量（如功、功率、热量）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

平均值

交变电流图像中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值

计算通过电路截面的电荷量

沟通电的平均值是指一段时间内沟通电瞬时值的平均值。平均值是由公式确定。它表现为沟通图象中波形与横轴（t轴）所围的“面积”对时间的比值，其值大小与所取时间间隔有关。如正弦式沟通电，其正半周期或负半周期的平均电动势大小为，而一个周期内的平均电动势却为零．而技术上应用的沟通电的平均值是指一个周期沟通电的肯定值的平均值，也等于沟通电在正半个周期或周期内的平均值。同一沟通电的平均值和有效值并不相同。

不同时间内平均值一般不同，平均值大小还和电流的方向有关，若一段时间内电流的方向发生变更，则流过导线横截面上的电荷量为两个方向上的电荷量