1、,第1講交變電流的產(chǎn)生和描述,夯實必備知識,考點1交變電流、交變電流的圖象,思維驅(qū)動 1實驗室里的交流發(fā)電機可簡化為如圖所示的模型，正方形線圈在水平勻強磁場中，繞垂直于磁感線的OO軸勻速轉(zhuǎn)動今在發(fā)電機的輸出端接一個電阻R和理想電壓表并讓線圈每秒轉(zhuǎn)25圈讀出電壓表的示數(shù)為10 V已知R10 ，線圈電阻忽略不計，下列說法正確的是(),答案：D,知識存盤 1交變電流 (1)定義：_和_都隨時間做周期性變化的電流 (2)圖象：如圖(a)、(b)、(c)、(d)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交流電，如圖(a)所示,大小,方向,2正弦交流電的產(chǎn)生和圖象 (1)產(chǎn)生：在勻強磁場里，線圈

2、繞_方向的軸勻速轉(zhuǎn)動 (2)圖象：用以描述交流電隨時間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開始計時，其圖象為正弦曲線如圖(e)、(f)所示,垂直于磁場,思維深化 1判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“” (1)交變電流的主要特征是電流的方向隨時間發(fā)生周期性變化() (2)線圈平面與磁感線垂直的位置稱為中性面() (3)矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動經(jīng)過中性面時，線圈中的感應(yīng)電動勢為最大() 答案：(1) (2) (3),考點2正弦交變電流的函數(shù)表達式、峰值和有效值,思維驅(qū)動 2某小型發(fā)電機產(chǎn)生的交變電動勢為e50 sin 100t V對此電動勢，下列表述正確的有(),答案：CD,一次周期性,次數(shù),2正

3、弦式交變電流的函數(shù)表達式(線圈在中性面位置開始計時) (1)電動勢e隨時間變化的規(guī)律：e_. (2)負載兩端的電壓隨時間變化的規(guī)律：u_. (3)電流i隨時間變化的規(guī)律：i_，其中等于線圈轉(zhuǎn)動的_，Em_， 3交變電流的瞬時值、峰值、有效值 (1)瞬時值：交變電流某一時刻的值，是時間的函數(shù),Emsin t,Umsin t,Imsin t,nBS,角速度,思維深化 2判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“” (1)在一個周期內(nèi)交變電流的方向要改變兩次() (2)交流電氣設(shè)備上所標的電壓和電流值及交流電壓表和電流表測量的是交流電的有效值(),答案：(1) (2) (3),1關(guān)于線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生

4、的交變電流，下列說法中正確的是() A線圈平面每經(jīng)過中性面一次感應(yīng)電流的方向就改變一次感應(yīng)電動勢的方向不變 B線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流的方向改變一次 C線圈平面經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都改變一次,D線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都改變一次 解析：依據(jù)交流電的變化規(guī)律可知，如果從中性面開始計時，有eEmsin t和iImsin t；如果從垂直于中性面的位置開始計時，有eEmcos t和iImcos t不難看出：線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次，感應(yīng)電動勢的方向也改變一次；線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流的方向和感應(yīng)電動勢的方向都改變兩次故正確答案為C. 答

5、案：C,2風力發(fā)電機為一種新能源產(chǎn)品，功率為200 W到15 kW.廣泛應(yīng)用于分散住戶若風力發(fā)電機的矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動當線圈通過中性面時，下列說法正確的是() A穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應(yīng)電動勢最大 B穿過線圈的磁通量等于零，線圈中的感應(yīng)電動勢最大 C穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應(yīng)電動勢等于零 D穿過線圈的磁通量等于零，線圈中的感應(yīng)電動勢等于零,解析：當線圈通過中性面時，感應(yīng)電動勢為零，但此時穿過線圈的磁通量最大；當線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時，穿過線圈的磁通量為零，但此時感應(yīng)電動勢最大 答案：C,3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

6、轉(zhuǎn)動能產(chǎn)生正弦交變電動勢eBSsin t的圖是(),解析：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸(軸在線圈所在平面內(nèi))勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)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(yīng)電動勢為eBSsin t；B圖中的轉(zhuǎn)動軸不在線圈所在平面內(nèi)；C、D圖轉(zhuǎn)動軸與磁場方向平行，而不是垂直 答案：A,4一個單匝矩形線框的面積為S，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，從線圈平面與磁場垂直的位置開始計時，轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/秒，則(),答案：BD,精研疑難要點,要點一正弦交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律,典例1 (2014年天津卷，7)如圖1所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速

7、運動，產(chǎn)生的交變電動勢圖象如圖2中曲線a、b所示，則(),A兩次t0時刻線圈平面均與中性面重合 B曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為23 C曲線a表示的交變電動勢頻率為25 Hz D曲線b表示的交變電動勢有效值為10 V,答案AC,1如圖甲是小型交流發(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(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)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 A B線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50 rad/s C0.01 s時線圈平面與磁場方向平行 D0.02 s時電阻R中電流的方向自右向左,

8、答案：AC,2如圖所示，圖線a和圖線b分別表示線圈A和線圈B在同一勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，通過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律已知線圈A的匝數(shù)與線圈B的匝數(shù)分別為10匝和30匝，以下說法正確的是 (),答案：BC,解決交變電流圖象問題的三點注意 (1)只有當線圈從中性面位置開始計時，電流的瞬時值表達式才是正弦形式，其變化規(guī)律與線圈的形狀及轉(zhuǎn)動軸處于線圈平面內(nèi)的位置無關(guān) (2)注意峰值公式EmnBS中的S為有效面積 (3)在解決有關(guān)交變電流的圖象問題時，應(yīng)先把交變電流的圖象與線圈的轉(zhuǎn)動位置對應(yīng)起來，再根據(jù)特殊位置求特征解,要點二交變電流“四值”的應(yīng)用,交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較,典例

9、2 如圖所示，有一矩形線圈，面積為S，匝數(shù)為N，內(nèi)阻為r，在勻強磁場中繞垂直磁感線的對稱軸OO以角速度勻速轉(zhuǎn)動從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，下列說法正確的是(),答案BC,3如圖所示，在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場方向，線圈電阻為2 從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈轉(zhuǎn)過60時的感應(yīng)電流為1 A那么() A線圈消耗的電功率為4 W B線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 A,答案：AC,4如圖所示，一個“”形線框處在磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，OO為磁場的邊界現(xiàn)使線框以角速度繞軸OO勻速轉(zhuǎn)動，通過金屬轉(zhuǎn)軸和電刷與阻值為R的外電阻相連已知線框各邊長為L，總電阻為r

10、，不計轉(zhuǎn)軸與電刷的電阻，則電路中電流的有效值為(),答案：D,交變電流瞬時值表達式的求法 (1)先求電動勢的最大值；,要點三求交變電流有效值的方法,3利用能量關(guān)系 當有電能和其他形式的能轉(zhuǎn)化時，可利用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律來求有效值,5如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.電阻為R、半徑為L、圓心角為45的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(O軸位于磁場邊界)則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為(),答案：D,微課方法技巧,“同類問題模型化”系列之(十) 電動機、發(fā)電機模型,模型闡述,典例賞析 如圖甲所示是某同學設(shè)計的一種振動發(fā)電裝置的示意圖，一個半徑r0.10 m、匝

11、數(shù)n20匝的線圈套在永久磁鐵槽中，磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示)在線圈所在位置磁感應(yīng)強度B的大小均為0.20 T，線圈的電阻為R10.50 ，它的引出線接有R29.5 的小電珠L.外力推動線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復(fù)運動，便有電流通過電珠當線圈向右的位移x隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(x取向右為正)求：,(1)線圈運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E的大?。?(2)線圈運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流I的大??；,(3)每一次推動線圈運動過程中作用力F的大?。?(4)該發(fā)電機的輸出功率P.,(3)由于線圈每次運動都是勻速直線運動，由平衡條件F推F安，即F推nBI2r200.20.223.

12、140.1 N0.5 N. (4)發(fā)電機的輸出功率即小電珠的電功率 PI2R20.229.5 W0.38 W. 答案(1)2 V(2)0.2 A(3)0.5 N (4)0.38 W,解后悟道(1)線圈在輻射形磁場中切割磁感線產(chǎn)生的電動勢等于每匝線圈產(chǎn)生電動勢的和 (2)線圈所受的安培力等于各匝線圈所受安培力的和 (3)線圈是電源，燈泡是負載，其能量來源是推力做功時，外界輸入的能量,如圖所示為電動機的簡化模型，線圈abcd可繞軸O1O2自由轉(zhuǎn)動當線圈中通入如圖所示的電流時，順著O1O2的方向看去，線圈將 (),A順時針轉(zhuǎn)動 B逆時針轉(zhuǎn)動 C仍然保持靜止 D既可能順時針轉(zhuǎn)動，也可能逆時針轉(zhuǎn)動 答案：A