1、第1节 交变电流的产生和描述一、交变电流的产生1交变电流：强度和方向都随时间做变化的电流叫做交变电流2正弦交变电流的产生：将线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁感线的轴，线圈中就会产生正(余)弦交变电流3中性面(1)定义：与磁场方向的平面(2)特点线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量，磁通量的变化率为，感应电动势为线圈转动一周，两次经过中性面，线圈每经过，电流的方向就改变一次周期性匀速转动垂直最大零零中性面二、交变电流的变化规律N匝面积为S的线圈以角速度转动，从某次经过中性面开始计时，则e，用Em表示峰值，则Em，电流i.三、描述交变电流的物理量1周期和频率(1)周期T：交变电流完成一次周期性变化(
2、线圈转一周)所需的；(2)频率f：交变电流在1 s内完成的次数，单位是Hz.(3)周期和频率的关系T或f.NBSsintNBSImsint时间周期性变化2交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的(3)有效值：让交流与恒定电流通过相同的电阻，如果它们在一个周期内相等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值(4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系IUE.最大值产生的热量解析：交流电的大小和方向做周期性变化，只有大小变化的电流不是交流电答案：BCD答案：C答案：B4.如图所示，n50匝的矩形线圈
3、abcd，边长ab20 cm，bc25 cm，放在磁感应强度B0.4 T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈的中轴线OO匀速转动，转动角速度50 rad/s，线圈的总电阻r1，外电路电阻R9.试求：(1)线圈在图示位置(线圈平面与磁感线平行)时感应电动势的大小；(2)1 min时间内电阻R上产生的热量Q.解析：(1)线圈在图示位置产生的感应电动势最大，EmnBSnBabbc，代入数值得Em50 V.答案：(1)50 V(2)6.75103 J正弦式电流的变化规律1正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)例1如图(a)所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴O
4、O以角速度逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角45时如图(b)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正，则下列四幅图中正确的是()思路点拨确定感应电流的变化图象，应从三个方面分析：(1)感应电流的方向，(2)感应电流的大小，(3)感应电流大小的变化趋势从而排除错误选项，确定正确选项答案D答案：B对交变电流四值的比较和理解1交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较2.对交变电流有效值的理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“
5、相同时间”要取周期的整数倍，一般取一个周期思路点拨由磁场情况和线圈转动情况可确定瞬时值表达式，电压表和电流表的示数为电路中电压和电流的有效值，而电荷量的计算则需用该时间内的平均值2某交变电压随时间的变化规律如图所示，则此交变电流的频率为_Hz.若将此电压加在10 F的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_ V；若将该电压加在一阻值为1 k的电阻器上，该电阻器正好正常工作，为了避免意外事故的发生，该电路中保险丝的额定电流不能低于_ A.答案：502000.151.如图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的()A周期是0.01 sB最大值是311 VC有效值是220 VD表达式为u220s
6、in 100t(V)答案：BC2.(2011年高考天津理综)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，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则()At0.005 s时线框的磁通量变化率为零Bt0.01 s时线框平面与中性面重合C线框产生的交变电动势有效值为311 VD线框产生的交变电动势频率为100 Hz解析：由图象知，该交变电流电动势峰值为311 V，交变电动势频率为f50 Hz，C、D错；t0.005 s时，e311 V，磁通量变化最快，t0.01 s时，e0，磁通量最大，线圈处于中性面位置，A错、B对答案：B答案：AC4先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图甲所示)；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是()A第一次，灯泡两端的电压有效值是U0/2B第二次，灯泡两端的电压有效值是3U0/2C第一、第二次，灯泡的电功率之比是29D第一、第二次，灯泡的电功率之比是15答案：D
