交變電流的產(chǎn)生和描述

交變電流的產(chǎn)生和描述第一頁，共三十九頁，2022年，8月28日2011高考導(dǎo)航考綱展示1.交變電流、交變電流的圖象Ⅰ2．正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值Ⅰ3．理想變壓器Ⅰ4．遠(yuǎn)距離輸電Ⅰ實(shí)驗(yàn)十一：傳感器的簡單使用第二頁，共三十九頁，2022年，8月28日2011高考導(dǎo)航命題熱點(diǎn)1.交變電流的產(chǎn)生及描述，特別是有效值的計(jì)算．2．變壓器的原理，電壓比、電流比及功率關(guān)系是考查重點(diǎn)．3．將變壓器與電磁感應(yīng)等綜合考查．4．常見傳感器與實(shí)際問題及與其他知識的綜合．第三頁，共三十九頁，2022年，8月28日第一節(jié)交變電流的產(chǎn)生和描述第四頁，共三十九頁，2022年，8月28日基礎(chǔ)知識梳理一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律圖10－1－11．交變電流：

和

都隨時(shí)間做周期性變化的電流叫交變電流，簡稱交流(AC)．方向變化為其主要特征．大小方向第五頁，共三十九頁，2022年，8月28日基礎(chǔ)知識梳理2．正弦交變電流(1)特點(diǎn)：隨時(shí)間按正(余)弦規(guī)律變化的交變電流．(2)產(chǎn)生：如圖10－1－1所示，將線圈置于勻強(qiáng)磁場中，并繞垂直于磁感線的軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中就會產(chǎn)生正(余)弦交變電流．第六頁，共三十九頁，2022年，8月28日基礎(chǔ)知識梳理(3)中性面①定義：與磁場方向

的平面．②特點(diǎn)a．線圈位于中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量

，磁通量的變化率為

，感應(yīng)電動(dòng)勢為

．b．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，

次經(jīng)過中性面，線圈每經(jīng)過

一次，電流的方向就改變一次．垂直最大零中性面零兩第七頁，共三十九頁，2022年，8月28日基礎(chǔ)知識梳理3．正弦式電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí))(1)電動(dòng)勢(e)：e＝

.(2)電壓(u)：u＝

.(3)電流(i)：i＝

.EmsinωtUmsinωtImsinωt第八頁，共三十九頁，2022年，8月28日基礎(chǔ)知識梳理特別提示：(1)電流大小變化但是方向不變的仍然是直流電；(2)函數(shù)表達(dá)式e＝Emsinωt，只有從中性面開始計(jì)時(shí)才能成立，如果開始位置和中性面的夾角為θ，則瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsin(ωt＋θ)．第九頁，共三十九頁，2022年，8月28日基礎(chǔ)知識梳理二、描述交變電流的物理量1．交變電流的周期和頻率的關(guān)系：T＝.2．峰值和有效值(1)峰值：交變電流的峰值是它能達(dá)到的

．(2)有效值：讓交流與恒定電流通過

的電阻，它們在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的

相等，則這個(gè)恒定電流I、恒定電壓U就是這個(gè)交變電流的有效值．最大值相同熱量第十頁，共三十九頁，2022年，8月28日基礎(chǔ)知識梳理(3)正弦交變電流的有效值與峰值之間的關(guān)系：第十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日基礎(chǔ)知識梳理特別提示：(1)只有正弦交變電流的最大值和有效值滿足倍關(guān)系，其他交變電流無這種關(guān)系，且用電器銘牌上標(biāo)出的值均為有效值(電容器除外)．(2)通常所說交變電流、電壓的數(shù)值，各種交流電器設(shè)備所標(biāo)的額定電壓和額定電流的數(shù)值，一般交流電表測量的數(shù)值，都是指有效值(除非有特殊說明)．第十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日課堂互動(dòng)講練一、正弦式電流的變化規(guī)律1．正弦式電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí))

規(guī)律物理量函數(shù)圖象磁通量Φ＝Φmcosωt

＝BScosωt電動(dòng)勢e＝Em·sinωt

＝nBSω·sinωt第十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日課堂互動(dòng)講練第十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日課堂互動(dòng)講練2.交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的書寫基本思路(1)確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象或由公式Em＝nBSω求出相應(yīng)峰值．(2)明確線圈的初始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式．第十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日課堂互動(dòng)講練如：①線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i-t圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i＝Imsinωt.②線圈從垂直中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i-t圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i＝Imcosωt.第十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日課堂互動(dòng)講練在交變電流的產(chǎn)生過程中，要特別注意兩個(gè)特殊位置的不同特點(diǎn)．1．線圈平面與中性面重合時(shí)，S⊥B，Φ最大，ΔΦ/Δt＝0，e＝0，i＝0，電流方向?qū)l(fā)生改變．2．線圈平面與中性面垂直時(shí)，S∥B，Φ＝0，ΔΦ/Δt最大，e最大，i最大，電流方向不改變．特別提醒第十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日課堂互動(dòng)講練1．如圖10－1－2所示，單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線OO′與磁感線垂直．已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T，線圈所圍面積S＝0.1m2，轉(zhuǎn)速12r/min.若從中性面開始計(jì)時(shí)，則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式應(yīng)為()即時(shí)應(yīng)用圖10－1－2第十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日課堂互動(dòng)講練A．e＝12πsin120t(V)B．e＝24πsin120πt(V)C．e＝0.04πsin0.4πt(V)D．e＝0.4πcos2πt(V)解析：選C.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為Em＝BSω＝BS·2πn＝1×0.1×0.4π(V)＝0.04π(V)第十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日課堂互動(dòng)講練初相：Φ0＝0則感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsin(ωt＋Φ0)＝0.04πsin0.4πt(V)由此可知選項(xiàng)C是正確的．第二十頁，共三十九頁，2022年，8月28日課堂互動(dòng)講練二、對交變電流“四值”的比較和理解1．交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值、平均值的比較物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說明瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況峰值最大的瞬時(shí)值Em＝nBSωIm＝Em/(R＋r)討論電容器的擊穿電壓第二十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日課堂互動(dòng)講練第二十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日課堂互動(dòng)講練2.對交變電流有效值的理解交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)(電流通過電阻生熱)進(jìn)行定義的，所以進(jìn)行有效值計(jì)算時(shí)，要緊扣電流通過電阻生熱(或熱功率)進(jìn)行計(jì)算．注意“三同”：即“相同電阻”，“相同時(shí)間”內(nèi)產(chǎn)生“相同熱量”．計(jì)算時(shí)“相同時(shí)間”要取周期的整數(shù)倍，一般取一個(gè)周期．第二十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日課堂互動(dòng)講練注意：在交流電路中，電壓表、電流表等電工儀表的示數(shù)均為交變電流的有效值．在沒有具體說明的情況下，所給出的交變電流的電壓、電流指的是有效值．第二十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日課堂互動(dòng)講練1．由感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值公式Em＝nBSω得，Em僅由n、B、S、ω四個(gè)物理量所決定，與軸的具體位置和線圈的形狀都無關(guān)．特別提醒第二十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日課堂互動(dòng)講練2.某交變電壓為u＝6sin(314t)V，則()①用此交變電流作打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源時(shí)，打點(diǎn)周期為0.02s②把額定電壓為6V的小燈泡接在此電源上，小燈泡正常發(fā)光即時(shí)應(yīng)用第二十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日課堂互動(dòng)講練③把額定電壓為6V的小燈泡接在此電源上，小燈泡將被燒毀④耐壓6V的電容器不能直接接在此電源上A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④第二十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日課堂互動(dòng)講練第二十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日高頻考點(diǎn)例析一個(gè)電阻為r、邊長為L的正方形線圈abcd共n匝，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸OO′以如圖10－1－3所示的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R.題型一正確應(yīng)用交變電流的“四值”例1圖10－1－3第二十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日高頻考點(diǎn)例析(1)在圖中標(biāo)出此刻線圈感應(yīng)電流的方向；(2)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值有多大？(3)線圈平面與磁感線夾角為60°時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢多大？(4)設(shè)發(fā)電機(jī)由柴油機(jī)帶動(dòng)，其他能量損失不計(jì)，線圈轉(zhuǎn)一周，柴油機(jī)做多少功？(5)從圖示位置開始，線圈轉(zhuǎn)過60°的過程中通過R的電荷量是多少？第三十頁，共三十九頁，2022年，8月28日高頻考點(diǎn)例析【解析】(1)電流方向dcba(圖略)．(2)根據(jù)E＝Blv得Em＝nBSω＝nBωL2.(3)線圈平面與B成60°時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢第三十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日高頻考點(diǎn)例析第三十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日高頻考點(diǎn)例析第三十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日高頻考點(diǎn)例析【規(guī)律總結(jié)】(1)求線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的正弦交流電的電動(dòng)勢的最大值Em時(shí)，可用公式Em＝nBSω求解，此時(shí)要注意別忘記線圈的匝數(shù)n.第三十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日高頻考點(diǎn)例析如圖10－1－4為一交變電流的i-t圖象，該交變電流的有效值為多少？題型二交變電流有效值的計(jì)算例2圖10－1－4第三十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日高頻考點(diǎn)例析【思路點(diǎn)撥】根據(jù)有效值的定義即可求出交變電流的有效值．【解析】從題圖看出交變電流周期T＝0.4s，t1＝0.1s，t2＝0.1s，t3＝0.15s，設(shè)有效值為I，則：