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）（解析版）

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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

【答案】A

【详解】A．中性面位置磁感线与线圈平面垂直，磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势、感应

电流为零，经过中性面，电流方向改变，故 A正确；

B．电流表测的是交流电电流的有效值，故时刻的示数不为 0，故 B错误；

C．线圈转动产生的感应电动势的最大值为故 C错误；

D．由图可知感应电动势的瞬时值为当时则故 D错

误。故选 A。

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

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