1、进入导航 第1页第十一章 交流电 传感器进入导航 第2页第1讲 交变电流的产生和描述进入导航 第3页进入导航 第4页考点 1 正弦交变电流的产生及变化规律1交变电流产生过程中的两个特殊位置进入导航 第5页2.正弦式交变电流的变化规律(从线圈在中性面位置开始计时)规律物理量 函数表达式图象磁通量mcostBScost电动势eEmsintnBSsint进入导航 第6页电压uUmsintREmRrsint电流IImsintEmRrsint进入导航 第7页1(2019重庆巴蜀模拟)如图所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框与磁感线垂直的转轴匀速转动，则下列说法中正确的是()A进入导航 第8页A矩形金属线框
2、中能产生正弦式交变电流B线圈平面每经过中性面一次，感应电动势的方向就改变一次，感应电流的方向不变C当线框平面与中性面重合，磁通量最大，感应电动势最大D当线框平面与中性面垂直时，线框的磁通量及磁通量变化率均为零进入导航 第9页解析：本题考查线圈在匀强磁场中转动产生交变电流，搞清磁通量变化与产生感应电动势的关系可快速求解根据磁通量变化的规律知此矩形金属线框中能产生正弦式交变电流，故 A 正确；从矩形金属线框与磁感线垂直的转轴匀速转动开始计时，此线圈产生的电动势瞬时值表达式为 eNBSsint，所以线圈每经过中性面一次电动势方向变化一次，相应的电流方向也改变一次，故 B 错；当线框平面与中性面重合，
3、磁通量最大，感应电动势最小，故 C 错误；当线框平面与中性面垂直时，磁通量最小，磁通量变化率最大，故 D 错进入导航 第10页2(多选)在匀强磁场中，一个 100 匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化设线圈总电阻为 2，则()At0 时，线圈平面平行于磁感线Bt1 s 时，线圈中的电流改变方向Ct1.5 s 时，线圈中的感应电动势最大D一个周期内，线圈产生的热量为 82 JAD进入导航 第11页解析：本题考查正弦交流电的产生、有效值、焦耳热由-t图可知，t0 时，0，则线圈平面平行于磁感线，选项 A 正确；t1 s 时，0，此时电动势
4、最大，电流方向不变，t0.5 s和 t1.5 s 时，最大，此时电动势为 0，电流改变方向，选项 B、C 错误；交流电电动势的最大值 EmnBSnm2T 4 V，有效值 E 22 Em2 2 V，一个周期内线圈产生的热量 QE2RT82 J，D 正确进入导航 第12页3(2019南京、盐城模拟)图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示发电机线圈内阻为 10，外接一只电阻为 90 的灯泡，不计电路的其他电阻，则()At0 时刻线圈平面与中性面垂直B每秒钟内电流方向改变 100 次C灯泡两端的电压为 22
5、 VD00.01 s 时间内通过灯泡的电量为 0B进入导航 第13页解析：由题图乙电动势随时间变化的正弦规律图象可知：计时起点 e0，即从中性面开始计时，选项 A 错误；由图象可知：电动势周期为 0.02 s，所以频率为 50 Hz，即每秒钟内电流方向改变 100 次，选项 B 正确；由图象可知：电动势的有效值为 22 V，所以灯泡两端的电压为 U 9010022 V19.8 V，选项 C 错误；00.01 s 时间内通过灯泡的电流均为正方向，所以电量不为 0，选项 D 错误进入导航 第14页对交变电流产生的进一步理解(1)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈通过
6、中性面两次，电流的方向改变两次(2)感应电动势的最大值 EmnBS，与转轴的位置无关，与线圈形状无关(3)在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求解进入导航 第15页考点 2 交变电流有效值的理解与计算1正弦式交流电有效值的求解利用 IIm2，UUm2，EEm2计算2非正弦式交流电有效值的求解交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算注意“三同”：即“相同电阻”“相同时间”内产生“相同热量”计算时“相同时间”要取周期的整数倍，一般取一个周期进入导航 第1
7、6页1如图甲所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交流电源上，通过装置 P 使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示此时，接在电热丝两端的交流电压表的读数为()A110 V B311 VC220 V D156 VD进入导航 第17页解析：由图象可知该交变电流的周期 T2102 s，可分两段 00.01 s 和 0.010.02 s，根据有效值的定义可得Um22R T2U2RT，解得 UUm2 220 22 V110 2 V156 V.进入导航 第18页2(2018全国卷)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为 Q 方；若该电阻接在正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为 Q 正该电
8、阻上电压的峰值均为 u0，周期均为 T，如图所示则Q 方Q 正等于()A12B.21C12 D21D进入导航 第19页解析：本题考查交变电流的有效值及焦耳定律根据交变电流有效值的定义及焦耳定律可得，Q 方u20RT2u20RT2u20RT，Q 正u0/22RT12u20R T，故Q方Q正21，选项 D 正确进入导航 第20页3(多选)如图，M 为半圆形导线框，圆心为 OM；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为 ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线 OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面现使线框 M、N 在 t0 时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过
9、OM和 ON的轴，以相同的周期T 逆时针匀速转动，则()BC进入导航 第21页A两导线框中均会产生正弦交流电B两导线框中感应电流的周期都等于 TC在 tT8时，两导线框中产生的感应电动势相等D两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等进入导航 第22页解析：本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流，故 A 项错误；两导线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同，B 项正确；在 tT8时，两导线框切割磁感线的导线长度相同，且切割速度大小相等，故产生的感应电动势相等，均为 E12BR2，C 项正确；两导线框中感应电流随时间变化的图象如图所示，故两导线框中感应电流的有效值
10、不相等，D 项错误进入导航 第23页几种典型电流的有效值交变电流名称交变电流图象有效值正弦式交变电流U 12Um正弦式半波脉冲电流U12Um进入导航 第24页正弦单向脉冲电流UUm2矩形脉冲电流UtTUm非对称性交变电流U12U21U22进入导航 第25页考点 3 交变电流与电路的综合应用物理量重要关系适用情况及说明瞬时值eEmsintiImsint计算线圈某时刻的受力情况峰值EmnBS，Im EmRr讨论电容器的击穿电压进入导航 第26页有效值EEm2 UUm2 IIm2(只适用于正弦式交变电流)(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的值(3)
11、保险丝的熔断电流(4)交流电表的读数平均值EBL v，EntIERr，q ItnRr计算通过电路截面的电荷量进入导航 第27页如图所示，一个半径为 r 的半圆形线圈，以直径 ab 为轴匀速转动，转速为 n，ab 的左侧有垂直于纸面向里(与 ab 垂直)的匀强磁场，磁感应强度为 B.M 和 N 是两个集流环，负载电阻为 R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：进入导航 第28页(1)感应电动势的最大值；(2)从图示位置起转过14转的时间内负载电阻 R 上产生的热量；(3)从图示位置起转过14转的时间内通过负载电阻 R 的电荷量；(4)电流表的示数审题指导 线圈转动产生感应电动势，最大值为 NB
12、S，热量按有效值进行计算，电流表示数也为有效值，而电荷量用平均值计算即 qR.进入导航 第29页【解析】(1)线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流此交变电动势的最大值为 EmBSBr22 2n2Bnr2.进入导航 第30页(2)在线圈从图示位置转过14转的时间内，电动势的有效值为EEm2 22Bnr22电阻 R 上产生的热量 QER2RT44B2r4n8R.(3)在线圈从图示位置转过14转的时间内，电动势的平均值为Et通过 R 的电荷量 q ItERtR Br22R.进入导航 第31页(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为 E，由有效值的定义得Em22R T2E2R T，解得
13、 EEm2，故电流表的示数为 IER 2r2nB2R.【答案】(1)2Bnr2(2)4B2r4n8R(3)Br22R(4)2r2nB2R进入导航 第32页1(2019湖北八校二联)(多选)如图所示，矩形单匝线圈 abcd，放置在磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，绕 OO轴匀速转动，转动的周期为 T，ab 的中点和 cd 的中点的连线恰好位于转轴所在直线上，且转轴 OO位于匀强磁场的边界线上，转轴 OO垂直于磁场方向，线圈电阻阻值为 R，外电阻的阻值也为 R，从图示位置开始计时，线圈转过 30时的瞬时感应电流为 I，则以下判断正确的是()AD进入导航 第33页A线圈的面积为4IRTBB线圈消耗
14、的电功率为 4I2RCt 时刻线圈中的感应电动势为 e2 2IRsin2T tDt 时刻穿过线圈的磁通量为 2IRT cos2T t进入导航 第34页解析：设线圈面积为 S，从图示位置开始计时时感应电动势的表达式为 eBS2sintBST sin，转过 30时的瞬时电流 IE302RBS2RTsin30BS4RT，故 S4IRTB，则 e4IRsin2T t，A 正确，C 错误线圈消耗的电功率为 PEm2RR2R2I2R，B 错误t时刻穿过线圈的磁通量为 BS2cost2IRT cos2T t，D 正确进入导航 第35页2(2019湖北黄冈模拟)(多选)如图甲所示是一种振动发电装置的示意图，半
15、径为 r0.1 m、匝数 n20 的线圈位于辐向分布的磁场中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)，线圈所在位置的磁感应强度的大小均为 B0.20 T，线圈电阻为 R10.5，它的引出线接有 R29.5 的小电珠 L，外力推动线圈框架的 P 端，使线圈沿轴线做往复运动，线圈运动速度 v 随时间 t 变化的规律如图丙所示(摩擦等损耗不计)，则()AD进入导航 第36页进入导航 第37页A小电珠中电流的峰值为 0.16 AB小电珠中电流的有效值为 0.16 AC电压表的示数约为 1.5 VDt0.01 s 时外力的大小为 0.128 N进入导航 第38页解析：由题意及法拉第电磁感
16、应定律知道，线圈在磁场中做往复运动，产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈中的感应电动势的峰值为 EmnBlvnB2rvm，故小电珠中电流的峰值为 ImEmR1R2200.20 20.129.50.5 A0.16 A，选项 A 正确，B 错误；电压表示数为 UIm2R21.07 V，选项 C错误；当 t0.01 s 也就是T4时，外力的大小为 FnB2rIm0.128 N，选项 D 正确进入导航 第39页交变电流有效值和平均值的区别(1)计算有效值时，一般选取交变电流的一个完整的周期进行计算非正弦式交变电流的有效值要根据电流的热效应进行计算(2)交变电流的平均值是根据法拉第电磁感应定律 E nt 计算的，与交变电流的方向、所选取的时间段有关进入导航 第40页温示提馨请 做：课时作业 37PPT文稿（点击进入）