1、第1课时交变电流,研究选考把握考情,知识点一交变电流,基 础 梳 理,1.交变电流：大小和方向随时间做_变化的电流，简称交流。2.直流： _不随时间变化的电流。3.图象特点：(1)恒定电流的图象是一条_的直线。(2)交变电流的图象随_做周期性变化，如正弦交变电流的图象：,周期性,方向,与时间轴平行,时间,如图所示的各电流中不是交变电流的是_。,即 学 即 练,解析由于交变电流的大小和方向随时间做周期性的变化，故B、C为交变电流的图象，A、D不是。答案AD,知识点二交变电流的产生,1.正弦式交变电流的产生：将闭合矩形线圈置于_磁场中，并绕_方向的轴_转动。2.中性面线圈平面与磁感线_时的位置。(
2、1)线圈处于中性面位置时，穿过线圈的 _ ，但线圈中的电流为_ 。(2)线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流方向都要改变。线圈转动一周，感应电流方向改变_次。,基 础 梳 理,匀强,垂直磁场,匀速,垂直,最大,零,两,要 点 精 讲,1.正弦式交变电流的产生过程分析如图1所示为线圈ABCD在磁场中绕轴OO转动时的截面图，AB和CD两个边切割磁感线，产生电动势，线圈中就有了电流(或者说穿过线圈的磁通量发生变化而产生了感应电流)。具体分析如图2所示，当线圈转动到图甲位置时，导体不切割磁感线，线圈中无电流；当线圈转动到图乙位置时，导体垂直切割磁感线，线圈中有电流，且电流从A端流入；线圈在图丙位置同线
3、圈在图甲位置；线圈在图丁位置时，电流从A端流出，这说明电流方向发生了改变；线圈在图戊位置同在图甲位置。线圈这样转动下去，就在线圈中产生了交变电流。,图1,图2,2.交变电流产生过程中的两个特殊位置,【例1】 下列各图中哪些情况线圈中产生了交变电流(),解析由交变电流的产生条件可知，轴必须垂直于磁感线，但对线圈的形状及转轴的位置没有特别要求。故选项B、C、D正确。答案BCD,知识点三交变电流的变化规律,1.正弦式交变电流瞬时值表达式：(1)当从中性面开始计时：e_。(2)当从与中性面垂直的位置开始计时：e _ 。2.正弦式交变电流的峰值表达式：Em _与线圈的形状及转动轴的位置_。(填“有关”或
4、“无关”),基 础 梳 理,Emsin t,Emcos t,nBS,无关,要 点 精 讲,1.交变电动势的峰值和交变电流的峰值交变电动势最大值，由线圈匝数n、磁感应强度B、转动角速度及线圈面积S决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，因此如图3所示的几种情况，若n、B、S、相同，则电动势的最大值相同。,图3,2.交变电流的瞬时值变化规律,【例2】 有一个正方形线圈的匝数为10 匝，边长为20 cm，线圈总电阻为1 ，线圈绕OO轴以10 rad/s的角速度匀速转动，如图4所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，问：,(1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少？(2)若从中性面
5、位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的表达式；(3)线圈从中性面位置开始转过30时，感应电动势的瞬时值是多大？,图4,答案(1)6.28 V6.28 A(2)e6.28sin10 t(V)(3)3.14 V,名师点睛交变电流瞬时值表达式的书写技巧(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式EmnBS求出相应峰值。(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。线圈从中性面位置开始转动，则it图象为正弦函数图象，函数式为iImsin t。线圈从垂直中性面位置开始转动，则it图象为余弦函数图象，函数式为iImcos t。(3)线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦式交变电流，产生的交变电流与
6、线圈的形状无关。如图5所示，若线圈的面积与例2中的图所示的线圈面积相同，则答案完全相同。,图5,知识点四正弦交变电流的图象,正弦交变电流随时间的变化情况可以从图象上表示出来，图象描述的是交变电流随时间变化的规律，它是一条_，如图6所示，分别是交变电流的_图象(如图甲)、 _图象(如图乙)、 _图象(如图丙)。,基 础 梳 理,正弦曲线,et,ut,it,甲,图6,要 点 精 讲,由图6甲可以确定出以下信息：(1)可以读出正弦交变电流的峰值Em。(2)可根据线圈转至中性面时电动势为零的特点，确定线圈处于中性面的时刻，确定了该时刻，也就确定了磁通量最大的时刻和磁通量变化率最小的时刻，如tt2，tt
7、4时刻。(3)可根据线圈转至与磁场平行时感应电动势最大的特点，确定线圈与中性面垂直的位置，此位置也就是磁通量为零的时刻和磁通量变化率最大的时刻，如tt1，tt3时刻。(4)可以确定某一时刻电动势大小以及某一时刻电动势的变化趋势，如tt1，tt2时刻。,【例3】 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的波形如图7所示，可知(),图7A.在t1时刻穿过线圈的磁通量达到峰值B.在t2时刻穿过线圈的磁通量达到峰值C.在t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值D.在t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值,答案 BC,1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过中性面瞬间()A.线圈平面与磁
8、感线平行B.穿过线圈的磁通量最大C.线圈中的感应电动势最大D.线圈中感应电动势的方向突变解析在线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做中性面。线圈平面经过中性面瞬间，穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势为零，此后，感应电动势方向(即感应电流方向)将与原方向相反。所以选项B、D正确，A、C错误。答案BD,2.关于矩形线圈在匀强磁场中转动时产生的正弦交变电流，正确的说法是()A.线圈每转动一周，感应电流方向改变一次B.线圈每转动一周，感应电动势方向改变一次C.线圈每转动一周，感应电流方向改变两次，感应电动势方向改变一次D.线圈每转动一周，感应电流方向和感应
9、电动势方向都改变两次解析感应电动势和感应电流的方向，每经过中性面时改变一次，每个周期内方向改变两次，故选项D正确。答案D,3.交流发电机在工作时电动势为eEmsin t，若将发电机的角速度提高一倍，同时将线框所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为(),解析交变电流的瞬时值表达式eEmsin t，其中EmnBS，当加倍而S减半时，Em不变，故选项C正确。答案C,4.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图8所示。下列说法正确的是(),图8A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量最大C.t3时刻通过线圈的磁通量的变化率的绝对值最大D.每当e转换方向时，通过线圈的磁通量均最大,解析t1时刻e0，故线圈位于中性面，磁通量最大，选项A错误；t2时刻e最大，故线圈位于中性面之垂面，磁通量为0，选项B错误；t3时刻e0，故磁通量变化率为0，选项C错误；e转换方向时，线圈位于中性面，故磁通量均最大，选项D正确。答案 D,
