专题03 交变电流和变压器-2021-2022学年高二物理下学期期末考点大串讲（人教版2019）（原卷版）

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专题 03 交变电流和变压器

【思维导图】

【知识详解】

一、交变电流的两个特殊位置

1.两个特殊位置的对比：

中性面位置（甲、丙）与中性面垂直位置（乙、丁）

位置线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场平行

磁通量最大零

磁通量变化率零最大

感应电动势零最大

感应电流零最大

电流方向改变不变

2.交变电流的变化特点

（1）线圈转至与磁感线平行时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故线圈每转一周，电动势最大

值出现两次。

（2）线圈每经过中性面一次，感应电流和感应电动势的方向都要改变一次。线圈转动一周，两次经过中

性面，感应电动势和感应电流的方向都改变两次。

【例 1】如图中所示为交流发电机原理示意图，匝数为 N的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过线圈的

磁通量随时间的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是（　　）

A．线圈每经过中性面一次，电流方向改变一次

B．时刻电流表的示数为 0

C．线圈转动产生的感应电动势的最大值为

D．感应电动势为最大值的时，穿过线圈的磁通量为

二、交变电流的四值问题

1.峰值：

（1）由 e＝NBSωsin ωt 可知，电动势的峰值 Em＝NBSω。

（2）交变电动势的最大值，由线圈匝数 N、磁感应强度 B、转动角速度 ω及线圈面积 S决定，与线圈的形

状无关，与转轴的位置无关，但转轴必须垂直于磁场，因此如图所示几种情况，若 N、B、S、ω相同，则

电动势的最大值相同。

（3）电流的峰值可表示为 Im＝。

2.正弦交变电流的瞬时值表达式：

（1）从中性面位置开始计时

e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝Umsinωt。

（2）从与中性面垂直的位置开始计时

e＝Emcosωt，i＝Imcosωt，u＝Umcosωt。

3.有效值的计算方法：

求解交变电流的有效值，通常采用以下两种方法：

（1）若按正（余）弦规律变化的交变电流，可利用交变电流的有效值与峰值的关系求解，即 E＝，U＝，I

＝。

（2）对于非正弦式交变电流，必须根据有效值的定义进行计算。

第一步：计算交变电流在一个周期内产生的热量 Q；

第二步：将热量 Q用相应的物理量的有效值表示 Q＝I2RT 或Q＝T；

第三步：代入数值，求解有效值。

4.提醒：

（1）在交流电路中，电压表、电流表、功率表等电工仪表的示数均为交变电流的有效值，在没有具体说

明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流指的都是有效值。

（2）在计算交变电流通过导体产生的热量和电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有

效值，如电功率的计算式 P＝UI 中，U、I 均为有效值；若计算通过电路某一横截面的电量，必须用交变电

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