【物理教案】2021江苏高考物理：第十一章第1讲交变电流的产生和描述

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内容

要求

说明

1.交变电流、正弦式交变

电流及描述

通过实验，认识交变电流．能用公式

和图象描述正弦交变电流．

2.变压器及远距离输电

通过实验，探究并了解变压器原、副

线圈电压与匝数的关系．知道远距离

输电时通常采用高压输电的原因．

3.发电机和电动机

了解发电机和电动机工作过程中的能

量转化．认识电磁学在人类生活和社

会发展中的作用．

4.传感器

知道非电学量转换成电学量的技术意

义．通过实验，了解常见传感器的工

作原理．列举传感器在生产生活中的

应用．

实验十四

探究变压器原、副线圈电压与匝数的

关系

“电容器和电感器对交

变电流的导通和阻碍作

用”的内容不作要求.

第1讲　交变电流的产生和描述

一、正弦式交变电流

1．产生

线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．

2．两个特殊位置的特点

(1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，

＝0，e＝0，i＝0，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最大，i最大，电流方向不改变．

3．电流方向的改变

一个周期内线圈中电流的方向改变两次．

4．交变电动势的最大值

Em＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关．

5．交变电动势随时间的变化规律(中性面开始计时)

e＝nBSωsin ωt.

自测 1　(多选)关于中性面，下列说法正确的是(　　)

A．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零

B．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大

C．线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次

D．线圈每转动一周即经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次

答案　AC

二、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 1次周期性变化所需要的时间，单位是秒(s)．表达式为 T＝

＝

为转速)．

(2)频率 f：交变电流在 1 s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)．

(3)周期和频率的关系：T＝

或f＝

2．交变电流的瞬时值、最大值、有效值和平均值

(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值．

(2)最大值：交变电流或电压所能达到的最大的值．

(3)有效值：让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，如果在交流的一个周期内它们

产生的热量相等，就可以把恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值．

(4)正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系

I＝

，U＝

，E＝

(5)交变电流的平均值

＝n

，

＝



＋



自测 2　(2020·贵州安顺市质检)如图 1所示，在磁感应强度为 B的匀强磁场中，有一个匝数

为N的矩形线圈 abcd，线圈面积为 S，ab 边与磁场垂直，ab 边始终与金属滑环 K相连，cd

边始终与金属滑环 L相连．现使矩形线圈以恒定角速度 ω，从图示位置绕过 ad、bc 中点的

轴匀速转动．下列说法中正确的是(　　 )

图1

A．将交流电流表串联到电路中，其示数随时间按余弦规律变化

B．线圈转动的角速度越大，通过电阻 R的电流越小

C．线圈平面与磁场平行时，瞬时感应电动势最大且 Em＝NBSω

D．线圈平面每转过半圈，穿过线圈平面的磁通量变化量为零

答案　C

解析　交流电流表测量的是交变电流的有效值，不随时间变化，故 A错误；根据 e＝NBSωcos

ωt可知，线圈转动的角速度越大，产生的感应电动势越大，通过电阻 R的电流越大，故 B

错误；题图所示位置，线圈平面与磁场平行，产生的感应电动势最大，最大值为 Em＝NBSω，

故C正确；线圈从中性面位置每转过半圈，穿过线圈平面的磁通量变化量为 2BS，故 D错误.

1．交变电流的变化规律(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

Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt

电动势

e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt

电压

u＝Umsin ωt＝

＋

sin ωt

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