《高中物理一轮复习讲义》第11章 第1讲 交变电流的产生和描述

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第十一章 交流电、传感器及其应用
第 1 讲 交变电流的产生和描述
【教学目标】1.能掌握交变电流的产生和描述，会写出交变电流的瞬时值表达式；
2.能认识交变电流的图象和进行有效值、最大值的计算．
【重、难点】1.交变电流的变化规律及应用；2.有效值的理解和计算
【知识梳理】
（1）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，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，线圈中的感应电动势为零，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交变电流的有效值。（ ）
1
（5）交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。（ ）
（6）交变电流的峰值总是有效值的倍。（ ）
考点一　交变电流的产生及变化规律
1．交变电流
（1）定义： 和 都随时间做周期性变化的电流．
（2）常见类型：如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正
弦式交变电流，简称正弦交流电，如图甲所示．
2．正弦式交变电流的产生
（1）线圈绕垂直于 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 ，＝ ，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＝ ， ，e ，i ，电流方向不改变．
（3）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 次通过中性
面，因此在一个周期内电流的方向改变 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。
3．正弦式交变电流的变化规律（线圈从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
2
电压 u＝Umsin ωt＝sin ωt
电流 i＝Imsin ωt＝sin ωt
例1．（多选）如图所示，图线 a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图像，当调
整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程中所产生正弦交流电的图像如图线 b所示。 以下关
于这两个正弦交流电的说法正确的是(　　)
A．在图中 t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B．线圈先后两次转速之比为 3∶2
C．交流电 a的瞬时值为 u＝10sin 5πt（V） D．交流电 b电压的最大值为 V
例2．（多选）如图所示，矩形线圈 abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴 P1和P2以
相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时，下列说法中不正确的是（　　）
A．线圈绕 P1转动时的电流等于绕 P2转动时的电流
B．线圈绕 P1转动时的电动势小于绕 P2转动时的电动势
C．线圈绕 P1和P2转动时电流的方向相同，都是 a→b→c→d→a
D．线圈绕 P1转动时 dc 边受到的安培力大于绕 P2转动时 dc 边受到的安培力
例3．（多选）如图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极 N、S间的磁场可视为水平方向的匀强
磁场，为交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴 OO′沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开
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