第1讲 交变电流的产生和描述(基础落实课) 一、交变电流 1.交变电流:大小和方向都随时间做 变化的电流。 2.正弦式交变电流的产生条件和图像 产生条件 在匀强磁场中,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动 两个特 殊位置 的特点 ①线圈平面与中性面重合时,S⊥B,Φ ,=0,e= ,i= ,电流方向将发生改变。 ②线圈平面与中性面垂直时,S∥B,Φ=0,最大,e ,i ,电流方向不发生改变 电流方向 的改变 线圈通过中性面时,电流方向发生改变,一个周期内线圈两次通过中性面,因此电流的方向改变 次 图像 从线圈通过中性面位置开始计时,电动势e、电压u和电流i随时间变化的图像分别如图甲、乙、丙所示。 二、描述交变电流的物理量 1.周期和频率 周期(T) 交变电流完成一次 变化(线圈转动一周)所需的时间,单位是秒(s),公式T= 频率(f) 交变电流完成周期性变化的次数与所用时间之比,单位是 (Hz) 周期和频率的关系 T= 或f= 2.交变电流的瞬时值、峰值和有效值 瞬时值 交变电流某一 的值,是时间的函数。如e=Emsin ωt 峰值 交变电流的电流或电压所能达到的 值 有效值 让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交变电流的一个周期内它们产生的 相等,就把这一恒定电流的电流与电压叫作这一交变电流的有效值 微点判断 1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时,矩形线圈中一定会产生正弦式交变电流。 ( ) 2.线圈在磁场中转动的过程中,穿过线圈的磁通量最大时,产生的感应电动势也最大。 ( ) 3.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时,矩形线圈中的感应电动势为零,感应电流方向发生改变。 ( ) 4.交流电气设备上所标的电压和电流值是指有效值。 ( ) 5.(鲁科选择性必修2P61T4·选摘)交流电压表和交流电流表测量的都是交流电的最大值。 ( ) 6.分析电容器的耐压值应考虑电压的峰值。 ( ) 7.交变电流的有效值总是峰值除以。 ( ) 8.可以用有效值计算通过电路截面的电荷量。 ( ) 逐点清(一) 交变电流的产生和描述 |题|点|全|练| 1.[中性面和峰值面](1)(粤教版教材选择性必修2,P68T1)如图所示,线圈静止,磁体按图示方向旋转,请用箭头标出图中4个线圈中产生的感应电流方向。如果没有感应电流则不用标箭头。 (2)(2024·新课标卷)(多选)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转,在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间,磁场方向恰与线圈平面垂直,如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场,则磁极再转过90°时,线圈中 ( ) A.电流最小 B.电流最大 C.电流方向由P指向Q D.电流方向由Q指向P |考|教|衔|接| 粤教版教材中的习题考查的是磁极转动判断线圈中是否产生感应电流及感应电流的方向,而2024年新课标卷高考题不仅考查了磁极转动时判断线圈中的感应电流方向,还需判断感应电流大小变化特点,是对教材习题的进一步深化。 2.[交变电流的产生及图像]在以下四种情境中,线圈中产生的电流与其正下方所示的i t图线相对应的是 ( ) 3.[交变电流的描述]一正弦式交变电流的i t图像如图所示。下列说法正确的是 ( ) A.在t=0.4 s时电流改变方向 B.该交变电流的周期为0.5 s C.该交变电流的表达式为i=2cos(5πt)A D.该交变电流的有效值为 A |精|要|点|拨| 1.正弦式交变电流产生过程中的两个特殊位置 位置 中性面位置 峰值面位置 图示 特点 B⊥S B∥S Φ=BS,最大 Φ=0,最小 e=n=0,最小 e=n=nBSω,最大 电流为零,方向改变 电流最大,方向不变 2.正弦式交变电流的变化规律(从线圈经过中性面开始计时) 物理量 函数表达式 图像 磁通量 Φ=Φmcos ωt=BScos ωt 电动势 e=Emsin ωt=nBSωsin ωt 电流 i=Imsin ωt=sin ωt 电压 ... ...
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