【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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目标要求

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．

“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.

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

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＝nBSω sin 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＝＝(n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

电流 i＝Imsin ωt＝sin ωt

2.交变电流瞬时值表达式

(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式 Em＝nBSω 求出相应峰值．

(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．如：

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