第10章第1講 交變電流產生和描述

1、第十章第十章 交變電流交變電流 傳感器傳感器第1講交變電流的產生和描述理解交變電流的產生過程，能正確書寫交變電流的表達式理解交變電流的產生過程，能正確書寫交變電流的表達式.理解描述交變電流的幾個物理量，會計算交變電流的有效值理解描述交變電流的幾個物理量，會計算交變電流的有效值.考綱解讀考點一考點一考點二考點二考點三考點三限時自測限時自測練出高分練出高分 考點一 交變電流的產生及變化規(guī)律1.交變電流(1)定義： 和 都隨時間做周期性變化的電流.(2)常見類型：如圖甲、乙、丙、丁所示都屬于交變電流.其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流，簡稱正弦交流電，如圖甲所示.大小方向【考點逐項排查】答

2、案 考點一 交變電流的產生及變化規(guī)律 垂直于磁場重合垂直中性面nBS兩0發(fā)生改變最大不改變答案 考點一 交變電流的產生及變化規(guī)律3交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時)規(guī)律物理量函數(shù)表達式圖象磁通量mcos tBscos t電動勢eEmsin tnBSsin t電壓uUmsin t電流iImsin t 考點一 交變電流的產生及變化規(guī)律思維深化1.如圖甲、乙、丙、丁、戊所示，把5個面積相同的線圈放入同一勻強磁場中，繞不同的軸轉動，在轉動過程中感應電動勢的最大值是否相同？為什么？答案相同，因為感應電動勢的最大值EmnBS，與轉軸的位置無關，與線圈的形狀無關.答案 考點一 交變電流的產生及變

3、化規(guī)律2.請判斷下列說法是否正確.(1)交變電流的主要特征是電流的方向隨時間周期性變化.()(2)大小變化而方向不變的電流也叫交變電流.()(3)線圈經過中性面時產生的感應電動勢最大.()(4)在一個周期內，正弦交流電的方向改變兩次.()答案 考點一 交變電流的產生及變化規(guī)律1. (多選)如圖所示為交流發(fā)電機示意圖，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上，導體制作的兩個電刷E、F分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在轉動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接.關于其工作原理，下列分析正確的是()A.當線圈平面轉到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量最大B.當線圈平面轉到中性面的瞬間，線圈中的感應電流最

4、大C.當線圈平面轉到跟中性面垂直的瞬間，穿過線圈的磁通量最小D.當線圈平面轉到跟中性面垂直的瞬間，線圈中的感應電流最小AC中性面v 跟中性面垂直v 【題組階梯突破】解析答案2134 考點一 交變電流的產生及變化規(guī)律2.如圖所示，矩形線圈abcd在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉動，當線圈平面轉到與磁場方向平行時()A.線圈繞P1轉動時的電流等于繞P2轉動時的電流B.線圈繞P1轉動時的電動勢小于繞P2轉動時的電動勢C.線圈繞P1和P2轉動時電流的方向相同，都是abcdaD.線圈繞P1轉動時dc邊受到的安培力大于繞P2轉動時dc邊受到的安培力E=BS與轉軸所在位

5、置無關 I解析答案2134 考點一 交變電流的產生及變化規(guī)律3. (多選)圖甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場， 為交流電流表.線圈繞垂直于磁場的水平軸OO沿逆時針方向勻速轉動，從圖甲所示位置開始計時，產生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示.以下判斷正確的是()A.電流表的示數(shù)為10 AB.線圈轉動的角速度為50 rad/sC.t0.01 s時，線圈平面與磁場方向平行D.t0.02 s時，電阻R中電流的方向自右向左AImT t0.01 s時，I最大，線圈平面與磁場方向平行，t0.02 s時，線圈所處的狀態(tài)就是圖示狀況，此時R中電流的方向自左向右。AC解析

6、答案2134 考點一 交變電流的產生及變化規(guī)律4.圖甲是交流發(fā)電機模型示意圖.在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一矩形線圈abcd可繞線圈平面內垂直于磁感線的軸OO轉動，由線圈引出的導線ae和df分別與兩個跟線圈一起繞OO轉動的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個固定的電刷保持滑動接觸，這樣矩形線圈在轉動中就可以保持和外電路電阻R形成閉合電路.圖乙是線圈的主視圖，導線ab和cd分別用它們的橫截面來表示.已知ab長度為L1，bc長度為L2，線圈以恒定角速度逆時針轉動.(只考慮單匝線圈)2134 考點一 交變電流的產生及變化規(guī)律(1)線圈平面處于中性面位置時開始計時，試推導t時刻整個線圈中的感應電動

7、勢e1的表達式； 解析答案2134 考點一 交變電流的產生及變化規(guī)律(2)線圈平面處于與中性面成0夾角位置時開始計時，如圖丙所示，試寫出t時刻整個線圈中的感應電動勢e2的表達式.解析(2)當t0時，線圈平面與中性面的夾角為0，則t時刻時，線圈平面與中性面的夾角為t0故此時感應電動勢的瞬時值e22BL1vsin (t0)BL1L2sin (t0)解析答案2134 考點一 交變電流的產生及變化規(guī)律 規(guī)律總結返回內容呈現(xiàn) 考點二 交流電有效值的求解 交流電壓表額定功率熔斷電流有效值平均值【考點逐項排查】答案 考點二 交流電有效值的求解 【題組階梯突破】解析答案56 考點二 交流電有效值的求解6.如圖

8、所示的區(qū)域內有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B.電阻為R、半徑為L、圓心角為45的扇形閉合導線框繞垂直于紙面的O軸以角速度勻速轉動(O軸位于磁場邊界).則線框內產生的感應電流的有效值為()解析答案56 考點二 交流電有效值的求解方法技巧 返回 考點三 交變電流“四值”的比較交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較物理量物理含義重要關系適用情況及說明瞬時值交變電流某一時刻的值eEmsin tiImsin t計算線圈某時刻的受力情況峰值最大的瞬時值EmnBSImEm/(R+r)討論電容器的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應等效的恒定電流的值(1)計算與電流的熱效應有關的量(如電功、電功率

9、、電熱等) (2)電氣設備“銘牌”上所標的一般是有效值(3)保險絲的熔斷電流為有效值平均值交變電流圖象中圖線與時間軸所夾的面積與時間的比值計算通過電路橫截面的電荷量【考點逐項排查】 考點三 交變電流“四值”的比較 Em=2Ne0 【題組階梯突破】解析答案87910 考點三 交變電流“四值”的比較 有效值恰好為燈泡額定電壓，所以燈泡恰好正常發(fā)光峰值311V300V能電容器能被擊穿VVV解析 的示數(shù)為有效值:220VV解析答案87910 考點三 交變電流“四值”的比較9.如圖所示，N匝矩形導線框以角速度繞對稱軸OO勻速轉動，線框面積為S，線框電阻、電感均不計，在OO左側有磁感應強度為B的勻強磁場，

10、外電路接有電阻R和理想電流表 ，那么可以確定的是()A 解析答案87910 考點三 交變電流“四值”的比較10.如圖所示，N50匝的矩形線圈abcd，ab邊長l120 cm，ad邊長l225 cm，放在磁感應強度B0.4 T的勻強磁場中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO軸以n3 000 r/min的轉速勻速轉動，線圈電阻r1 ，外電路電阻R9 ，t0時線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉出紙外、cd邊轉入紙里.求：(1)t0時感應電流的方向；(2)感應電動勢的瞬時值表達式；(3)線圈轉一圈外力做的功；(4)從圖示位置轉過90的過程中流過電阻R的電荷量.解析(1)根據右手定則，線圈感應電

11、流方向為adcba.解析答案87910 考點三 交變電流“四值”的比較10.如圖所示，N50匝的矩形線圈abcd，ab邊長l120 cm，ad邊長l225 cm，放在磁感應強度B0.4 T的勻強磁場中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO軸以n3 000 r/min的轉速勻速轉動，線圈電阻r1 ，外電路電阻R9 ，t0時線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉出紙外、cd邊轉入紙里.求：(2)感應電動勢的瞬時值表達式；解析答案87910 考點三 交變電流“四值”的比較(3)線圈轉一圈外力做的功；(4)從圖示位置轉過90的過程中流過電阻R的電荷量.解析答案87910 考點三 交變電流“四值”的比

12、較特別提醒交變電流交變電流“四值四值”應用的幾點提醒應用的幾點提醒1.在解答有關交變電流的問題時，要注意電路結構.2.注意區(qū)分交變電流的最大值、瞬時值、有效值和平均值，最大值是瞬時值中的最大值，有效值是以電流的熱效應來等效定義的.3.與電磁感應問題一樣，求解與電能、電熱相關的問題時，一定要用有效值；而求解通過導體某橫截面的電荷量時，一定要用平均值.返回內容呈現(xiàn) 限時自測 解析答案21345 限時自測 解析答案21345 限時自測3.(多選)如圖甲所示，將阻值為R5 的電阻接到內阻不計的正弦交變電源上，電流隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，電流表串聯(lián)在電路中測量電流的大小.對此，下列說法正確的是()

13、21345 限時自測 圖丁所示的交變電流大小恒為0.5 A，故有效值為0.5 A.解析答案21345 限時自測4.(多選)如圖所示，矩形線圈abcd面積為S，匝數(shù)為N，電阻為R，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞OO軸以角速度勻速轉動，外電路電阻為R，當線圈由圖示位置轉過60的過程中，下列判斷正確的是()解析答案21345 限時自測答案AB21345 限時自測 返回解析答案21345 限時自測返回21345 練出高分21345678910111.如圖所示，面積均為S的單匝線圈繞其對稱軸或中心軸在勻強磁場B中以角速度勻速轉動，下圖中能產生正弦交變電動勢eBSsin t的是()解析線圈在勻強磁場中繞垂

14、直于磁場方向的軸(軸在線圈所在平面內)勻速轉動，產生的正弦交變電動勢為eBSsin t，由這一原理可判斷，A圖中感應電動勢為eBSsin t；B圖中的轉動軸不在線圈所在平面內；C、D圖轉動軸與磁場方向平行，而不是垂直.A解析答案 練出高分 B2134567891011解析答案 練出高分 2134567891011解析答案 練出高分答案C2134567891011解析在t0.01 s時刻，電動勢為0，則線圈位于中性面，穿過線圈的磁通量最大，選項A錯誤； 練出高分4.如圖所示為一臺發(fā)電機的結構示意圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極，它們的表面成半圓柱面形狀.M是圓柱形鐵芯，鐵芯外套有一矩形線圈，線

15、圈繞鐵芯M中心的固定轉軸勻速轉動.磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場.若從圖示位置開始計時電動勢為正值，則下列圖中能正確反映線圈中感應電動勢e隨時間t變化規(guī)律的是()解析由磁場分布特點知：線圈在每一個位置的切割磁感線情況相同，故感應電動勢大小是相同的，方向做周期性變化.D2134567891011解析答案 練出高分5.如圖所示，在xOy直角坐標系中的第二象限有垂直坐標平面向里的勻強磁場，第四象限有垂直坐標平面向外的勻強磁場，磁感應強度的大小均為B.直角扇形導線框半徑為L、總電阻為R，在坐標平面內繞坐標原點O以角速度勻速轉動.線框從圖中所示位置開始轉動一周的過程中，線框內感應電流的有

16、效值是()2134567891011解析答案 練出高分答案B2134567891011 練出高分6.為了研究交流電的產生過程，小張同學設計了如下實驗構思方案：第一次將單匝矩形線圈放在勻強磁場中，線圈繞轉軸OO1按圖甲所示方向勻速轉動(ab向紙外， cd向紙內)，并從圖甲所示位置開始計時.此時產生的交變電流如圖乙所示.第二次他僅將轉軸移至ab邊上，第三次他僅將轉軸右側的磁場去掉，關于后兩次的電流圖象，下列說法正確的是()A.第二次是A圖 B.第二次是C圖C.第三次是B圖 D.第三次是D圖2134567891011解析答案 練出高分解析第二次他僅將轉軸移到ab邊上，產生的交流電的電動勢EBSsin

17、 t，產生的交流電與乙圖一樣，故A、B錯誤；第三次僅將轉軸右側的磁場去掉，只有一個邊切割磁感線，所以交流電的數(shù)值減半，故C錯誤，D項正確.答案D2134567891011 練出高分 2134567891011解析答案 練出高分答案AD2134567891011t0時，穿過線圈的磁通量最大，故C錯誤； 練出高分8.(多選)如圖所示的正方形線框abcd邊長為L，每邊電阻均為r，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞cd軸以角速度轉動，c、d兩點與外電路相連，外電路電阻也為r，則下列說法中正確的是()2134567891011解析答案 練出高分答案BD2134567891011 練出高分9.(多選)如圖所示，某電路上接有保險絲、交流電壓表、“220 V900 W”的電飯鍋及“220 V200 W”的抽油煙機.現(xiàn)接入u311sin 100t (V)的交流電，下列說法正確的是