1、专题十 交变电流,第1 讲 交变电流的产生和描述,一、交变电流,大小,方向,1.定义：_和_都随时间周期性变化的 电流，简称交变电流.2.图象：如图 10-1-1 甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流. 其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，如图甲所 示.,甲,乙,丙,丁,图 10-1-1,二、正弦式交变电流,正(余)弦规律,磁场,匀速,1.定义：按_变化的交变电流.2.产生：闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于_方向的轴，从中性面开始_转动，线圈中产生的电流.,3.两个重要位置,垂直,最大,零,零,两次,(1)中性面：与磁场方向_的平面.线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量_，而磁通量的变
2、化率为_，产生的感应电动势为_.线圈每经过中性面一次，电流方向就改变_，线圈转动一周，两次经过中性面，所以电流方向改变_.(2)与中性面垂直的位置：穿过线圈平面的磁通 量 为_，磁通量的变化率_，产生的感应电动势,_.,零,最大,最大,一次,【基础检测】1.(2016 年山东烟台模拟)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 10-1-2 甲所示，产生的交变电动势随时间变化规律的图象如图乙所示，已知发电机线,圈内阻为 1.0 ，外接一个电阻为 9.0 的灯泡，则(,),甲,乙,图 10-1-2,A.电压表 的示数为 20 V,B.电路中的电流方向每秒改变 5 次C.灯泡实
3、际消耗的功率为 36 W,D.电动势随时间变化的瞬时值表达式为 e20cos 5t (V),答案：C,三、表征交变电流的物理量,1.周期和频率,周期性,秒,单位时间,赫兹,(1)周期：交变电流完成一次_变化所需的时间，通常用 T 表示，单位是_.(2)频率：交变电流在_内完成周期性变化的次数，通常用 f 表示，单位是_.,(3)周期和频率的关系：_.,2.峰值和有效值,最大值,电流的热效应,(1)峰值：指交变电流的电动势、电压或电流的_.(2)有效值：是根据_来规定的.让交变电流和恒定电流分别通过_的电阻，使它们在_时间内产生的_相等，就把这一直流电的 I、U 值叫做,这一交变电流的电流、电压
4、的有效值.,相同,相等,热量,(3)正弦式交变电流的有效值和最大值之间的关系：E,_，I_，U_.,【基础检测】2.如图 10-1-3 所示是某种正弦式交变电压的波形图，,由图可确定(,),图 10-1-3A.最大值是 311 V B.周期是 0.01 sC.有效值是 311 V D.表达式为 U220sin 100t (V)答案：A,考点1,正弦交变电流的产生及图象,重点归纳1.交流电产生过程中的两个特殊位置,(续表）,2.正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计,时),(续表),【考题题组】1.(2017 年吉林质检)边长为 a 的 N 匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线
5、圈在同一平面内的对称轴匀速转动，转速为 n，线圈所围面积内的磁通量随时间 t 变化的规律如图 10-1-4 所示，图象中0 已知.则下列说法正确,的是(,),图 10-1-4,A.t1 时刻线圈中感应电动势最大B.t2 时刻线圈中感应电流为零,C.匀强磁场的磁感应强度大小为,0 Na2,D.线圈中瞬时感应电动势的表达式为 e2N0ncos 2nt答案：D,2.为了研究交流电的产生过程，小张同学设计了如下实验构 思方案：第一次将单匝矩形线圈放在匀强磁场中，线圈绕转轴 OO1 按如图 10-1-5 甲所示方向匀速转动(ab 向纸外，cd 向纸内)， 并从如图甲所示位置开始计时.此时产生的交变电流如
6、图乙所示. 第二次他仅将转轴移至 ab 边上，第三次他仅将转轴右侧的磁场,去掉，关于后两次的电流图象，下列说法正确的是(,),甲,乙,图10-1-5,(b)(d)B.第二次是图(c) D.第三次是图(d),(a)(c)A.第二次是图(a) C.第三次是图(b) 答案：D,考点2 正弦交变电流的四值问题 重点归纳,正弦式交变电流四值的计算及应用,（续表）,（续表）,【考题题组】3.(多选，2017 年河南郑州一模)边长为 L 的正方形线框在 匀强磁场 B 中以角速度匀速转动，产生的感应电流的最大值 为 Im，设灯泡的电阻为 R，其他电阻不计.从如图 10-1-6 所示,位置开始计时，则(,),图
7、 10-1-6,答案：AD,方法,等效替代法,例1：如图 10-1-7 所示为一交变电流的电压随时间变化的 图象，正半轴是正弦曲线的一个部分，则此交变电流的电压的,有效值是(,),图 10-1-7,审题突破：选定一个周期，在一个周期内用热效应相同来 求解.,答案：C,【触类旁通】1.(多选)如图 10-1-8 所示，甲、乙为两种电压的波形，其 中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压波形是正,),弦函数图象的一部分.下列说法正确的是(图 10-1-8,A.图甲、图乙均表示交变电流B.图甲所示电压的瞬时值表达式为 u20sin 100t (V)C.图乙所示电压的有效值为 20 VD.图乙所示电压的有效值为 10 V,易错点 四值问题的计算例2：(多选)如图 10-1-9 所示，图甲和图乙分别表示正弦 脉冲波和方波式的交变电流与时间的变化关系.若使这两种电,),流分别通过两个完全相同的电阻，经过 1 min 的时间，则(甲,乙图10-1-9,【触类旁通】2.(2017 年芜湖模拟)某正弦交流发电机产生的电动势波形 如图 10-1-10 所示，已知该发电机线圈匝数 n100 匝，线圈 面积为 S0.1 m2，线圈内阻为 r1 ，用一理想交流电压表,),接在发电机的两个输出端.由此可知(图 10-1-10,
