2015年高三交变电流专题
2015年高三交变电流专题
一、基础知识复习
1. 交变电流的产生和规律
⑴交变电流的意义
①交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。
②正弦式电流：随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流。正弦式电流的图象是正弦曲线，我国市用的交变电流都是正弦式电流。
⑵正弦式电流的产生
①产生方法：如图所示，将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直
于磁感线的轴匀速转动，线圈中就会产生正弦式电流。
②中性面：中性面的特点是，线
圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为
零；线圈经过中性面时，内部的电流方向要发生改变。
⑶规律
①函数形式：N匝面积为S的线圈以角速率3转动，从某次经过中性面开始计时，则
e=NBS
co s in 31，用E m 表示峰值NBS3，贝U e=Ensin 31,电流i 亲■Em si n t。
②图象表示如图所示
2. 表征交变电流的物理量
⑴周期和频率
交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量。
①周期T：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒（
电流变化越慢，在一个周期内，交变电流的方向变化2次。
符号为Hz,频率越大,
②频率f :交变电流在1s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹, 交
变电流变化越快。
③关系:
⑵最大值和有效值
①交变电流的最大值E（Un、I m）与线圈的形状和转动轴处于线圈平面内哪个位置无关，但转轴应与磁感线垂直。
②交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，让交流电和直流电通过同样阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做该交流电的有效值?正弦交流电的有效值与最大值之间的关系为： E 粤，U 勢，I丄2 ?各种交流电器
2 ■■■ 2 2
设备上的标示值及交流电表上的测量值都指有效值。
注意：U 豊，I 7^2，E 号，只适用于正弦交变电流?
⑶最大值、有效值和平均值的应用
①求电功、平均电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时，要用有效值计算，正弦交流电的有效值为| 却，其它交变电流的有效值只能根据有效值的定义来计算。
②求一段时间内通过导体横截面的电量时要用平均值，q It，平均值的计算须用
E =n 和「=E计算，切记E工旦一耳，平均值不等于有效值。t R 2
③在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流电的最大值。
3. 电感和电容对交变电流的作用
(1)电感对交变电流的阻碍作用
①电感对交变电流的阻碍作用的大小，用感抗X表示，X L=2 fL (L为线圈的的自感系数)
②电感对交变电流有阻碍作用的原因：当线圈中电流发生变化时，在线圈中产生自感电动势，自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化。
③扼流圈有两种：一种叫做低频扼流圈，
线圈的自感系数L很大，作用是“通直流, 阻交流”；另一种叫高频扼流圈，线圈的自感系数
L很小，作用是“通低频，阻高频”
⑵电容器对交变电流的作用
①交变电流能够通过电容器，电容器交替进行充电和放电，电路中有了电流，表现为交流电通过了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘电介质。
②电容对交变电流阻碍作用的大小，用容抗X表示，X c 1
③电容器在电路中表现为“通交流，隔直流；通高频，阻低频”
4. 变压器
(1) 变压器是根据电磁感应的原理来改变交流电的电压，变压器工作的基础为互感现象
理想变压器：输入功率和输出功率相等.P入=P出
(2) 理想变压器的基本关系式：
变压比：U1詈.电流关系：善段
若干副线圈时：
U i n i U i r L
u；n;，U k 瓦；A 出4 l k U k或In >2r2 蚯In
(3) 各物理量的关系
①原线圈电压U由提供原线圈电压的电源决定?
②副线圈电压U2由原线圈的电压和匝数比决定，与副线圈接的用电器无关
③副线圈的电流由副线圈的电压Ua和副线圈接的用电器决定(|2豈)
④原线圈的电流由输入功率=输出功率决定.
a.变压器空载时，无电流、无功率输出，所以输入功率也为零
b.当副线圈短路时，丨2无限大，丨1也无限大将烧坏变压器.
5. 远距离输电
2
(1) 关键：减少输电线上电能的损失.P耗=I R线
(2) 方法:a.减小输电导线的电阻，如采用电阻率小的材料；加大导线的横截面积. b.提高输电电
压，减小输电电流.
交流电远距离高压输电电路模式如图所示.
远距离高压输电的几个基本关系：
F2 功率关系：P P2,
P
2
P
线
②电流、电压关系
r
1
n；
L?
T7
旦U I1 U2 U1 U线|2 I l I线③输电电流：I2P2 P U2 5
U2 U1 陽
③输电导线上损耗的电功率
P2 P l l2（5 U i）（U2 U1）2P2
二、考点例析
考点1:交变电流的三值
例1:如图为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度 B = 0 .5T,线圈
匝数N=50匝,每匝线圈面积为0.48 m2,转速为150r/min。在匀速转动过程中, 从图
示位置线圈转过90°开始计时。
⑴写出交流感应电动势瞬时值的表达式。
⑵画出e-t图线。
例2: 一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电动势 e 380 2sin100 tV ,则以下说法正确的是：（）
A. 该交流电的周期是0.02s
B. 该交流电的频率是100 z
C. t 4_s时,e有最大值
D. t 50S时,线圈平面跟中性面垂直
例3:如图所示是一交流电压随时间变化的图象, 值等于_V.此交流电压的有效
U/V
100
50
-50
I—L*
卩6 t/s
考点2:交变电流与力学综合问题
例4:真空中速度为u =6.4 X 107m/s的电子束连续地射入两平行极板之间如
图所示，极板长度为L=8X 10 2m,间距为d=5X 10 3 m,两极板不带电时，电
子束将沿两极板之间的中线通过，在两极上加-50Hz的交变电压
u=L0 ? sin 31。如果所加电压的最大值U超过某一值U,将开始出现以
下现象：电子束有时能通过两极板；有时间断，不能通过。
⑴求U b的大小，
⑵求U）为何值时才能使通过的时间（A t）通间断的时间（A t）断比为（A t）通：（△ t）断=2：1。（电子质量m=0.91 x 10 30 kg,电子电量e=1.60 X 10 19 C）
例5:有一交流电压的变化规律为U=311 sin314t，若将辉光电压是220V的氖管接上此交流电压，则在1s内氖管发光的时间为多少？
考点3:电感和电容对交变电流的作用
例6:在图所示的电路中，如果交变电流的频率增大, 亮
度变化情况是：( )
A . 1、2两灯均变亮，3灯变暗
B . 1灯变亮，2、3两灯均变暗
C. 1、2灯均变暗，3灯亮度不变
D . 1等变暗，2灯变亮，3灯亮度不变
考点4: 一原一副变压器问题
例7:如图所示,理想变压器原副线圈匝数比为r)1：n2=4:1,原线圈回路
中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等.a、b端加一定交变电
压后，两电阻的电功率之比B:P B=_两电阻两端电压之比
考点5:变压器动态问题
例8:如图，为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触
头，U为加在原线圈两端的电压，丨1为原线圈中的电流，贝9:( )
A. 保持U及P的位置不变，K由a合到b时,11将增大
B. 保持U及P的位置不变，K由b合到a时,R消耗的功率减小
C. 保持U不变,K合在a处，使P上滑,11将增大
D. 保持P的位置不变，K合在a处，若U增大,11将增大
考点6:多个副线圈冋题
例9:理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n1=1760匝、
&=288匝、n3=800 0匝，电源电压为U1=220V。n2上连接的灯泡的实际功率为
36W，测得初级线圈的电流为h=0.3A，求通过n3的负载R的电流13。
考点7:——型铁芯问题
例10:如图所示为某变压器对称铁芯的示意图?已知此时原线圈端输入交
流电压u 220.2 sin t(V),原线圈匝数门=22匝，副线圈匝数心6匝.
则副线圈cd端输出的电压的有效值为：( )
A. 15V
B.30V
C.60V
D.120V
考点&电流互感器问题
例11:在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器。
如下所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是：（）
火线?5
B.
例12、如图10所示是家庭用的“漏电保护器“的关键部分的原理图，其中P是一个变压器
铁芯，入户的两根电线”（火线和零线）采用双线绕法，绕在铁芯的一侧作为原线圈，然后
再接入户内的用电器。Q是一个脱扣开关的控制部分（脱扣开关本身没有画出，它是串联在
本图左边的火线和零线上，开关断开时，用户的供电被切断），Q接在铁芯另一侧副线圈的两
端a、b之间，当a、b间没有电压时，Q使得脱扣开关闭合，当a、b间有电压时，脱扣开关即断开，使用户断电。
（1）用户正常用电时，a、b之间有没有电压？
（2）如果某人站在地面上，手误触火线而触电，脱扣开关是否会断开？为什么？
考点9:远距离输电
例13:学校有一台应急备用发电机，内阻为r=1 Q,升压变压
器匝数比为1 : 4,降压变压器的匝数比为 4 ：1，输电线的总电阻为
R=4 Q,全校22个教室，每个教室用“ 220V , 40W ” 的灯6盏，要
求所有灯都正常发光，贝⑴发电机的输出功率多大？⑵发电机的电动势
多大？⑶输电线上损耗的电功率多大？
高考综合复习交变电流专题复习
高考综合复习——交变电流专题复习 总体感知 知识网络 复习策略 1．要注意区分瞬时值、有效值、最大值、平均值 （1）瞬时值随时间做周期性变化，表达式为。 （2）有效值是利用电流的热效应定义的，即如果交流电通过电阻时产生的热量与直流电通过同一电阻在相同时间内产生的热量相等，则直流电的数值就是该交流电的有效值。 （3）最大值用来计算，是穿过线圈平面的磁通量为零时的感应电动势。 （4）平均值是利用来进行计算的，计算电量时用平均值。 2．理想变压器的有关问题，要注意掌握电流比的应用，当只有一原一副时电流比，当理想变压器为一原多副时，电流比关系则不适用，只能利用输入功率与输出功率相等来进行计算。 第一部分交变电流的产生和描述 知识要点梳理 知识点一——交变电流的产生及变化规律 ▲知识梳理 1．交变电流的定义 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流。 2．正弦交变电流 随时间按正弦规律变化的交变电流叫做正弦交变电流，正弦交变电流的图象是正弦曲线。 3．交变电流的产生 （1）产生方法：将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直于磁场方向的轴做匀速转动，线圈中就会产生正（余）弦交流电。
（2）中性面：与磁场方向垂直的平面叫中性面，当线圈转到中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为0，感应电动势为0，线圈转动一周，两次经过中性面，线圈每经过一次中性面，电流的方向就改变一次。 4．交变电流的变化规律 正弦交流电的电动势随时间的变化规律为，其中, t=0时，线圈在中性面的位置。 特别提醒： （1）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，仅是产生交变电流的一种方式，但不是惟一方式。例如导体在匀强磁场中垂直磁场方向，按正弦规律运动切割磁感线也产生正弦交流电。 （2）线圈所在的计时位置不同，产生的交变电流的正、余弦函数的规律表达式不同。 ▲疑难导析 1、正弦式交变电流的变化规律（线圈在中性面位置开始计时） 函数图象 磁通量 电动势 电压 电流 2、对中性面的理解 交流电瞬时值表达式的具体形式是由开始计时的时刻和正方向的规定共同决定的。若从中性面开始计时，虽然该时刻穿过线圈的磁通量最大，但线圈两边的运动方向恰与磁场方向平行，不切割磁感线，电动
高三一轮复习交变电流专题
交变电流 一．交流电 1.大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。 2.其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产生于在匀强电场 中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。 【例1】、下列电流波形图中，表示交变电流的是 （ ） 二．正弦交流电的变化规律 线框在匀强磁场中匀速转动． （1）．当从图2即中性面．．． 位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数： 即 e=εm sin ωt ， i ＝I m sin ωt ωt 是从该位置经t 时间线框转过的角度；ωt 也是线速度V 与磁感应强度B 的夹角； (2)．当从图1位置开始计时： 则：e=εm cos ωt ， i ＝I m cos ωt (3)．对于单匝矩形线圈来说E m =2Blv=BS ω； 对于n 匝面积为S 的线圈来说E m =nBS ω。对于总电阻为R 的闭合电路来说I m =m E R 三．几个物理量 (1)．中性面：如图2所示的位置为中性面，对它进行以 下说明： （1）此位置过线框的磁通量最多． （2）此位置磁通量的变化率为零．ΔΦ/Δt=0 所以 e=E m sin ωt=0， i ＝I m sin ωt=0 （3）此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图中的t 2，t 4时刻，因 而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面，电流的方向改变两次，频率为 50Hz 的交流电每秒方向改变100次． (2)．交流电的最大值：E m ＝B ωS 当为N 匝时E m ＝NB ωS 应用： （1）ω是匀速转动的角速度，其单位一定为弧度／秒，． （2）最大值对应的位置与中性面垂直，即线框面与磁感应强度B 在同一直线上． （3）最大值对应图中的t 1、t 2时刻，每周中出现两次． (3)．瞬时值e=E m sin ωt ， i ＝I m sin ωt 代入时间即可求出．应用： t D B i t
高三物理专题训练之 交变电流及理想变压器
2019届高三物理专题训练之交变电流及 理想变压器 典例1. (2019·全国III卷·16)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示。则Q方: Q正等于( ) A.1:2 B.2:1 C. 1 : 2 D. 2 : 1 典例2. (2019·全国Ⅰ卷·16)一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为() A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 1．如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动。磁场的磁感应强度B＝2×10－2T，线圈的面积S＝0.02 m2，匝数N＝400 匝，线圈总电阻r＝2 Ω，线圈的两端经集流环和电刷与电 阻R＝8 Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，线圈的转速n＝50 πr/s。在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，则下列说法正确的是() A．交流发电机产生电动势随时间的变化关系是e＝82sin 100t(V) B．交流电压表的示数为8 V C．从t＝0时刻开始线圈平面转过30°的过程中，通过电阻的电荷量约为5.7×10－3 C D．电阻R上的热功率为6.4 W 2．如图所示，理想变压器的原线圈接有频率为f、电压为U的交流电，副线圈接有光敏电阻R1（光照增强时，光敏电阻阻值减小）、用电器R2。下列说法正确的是()
2013届高三物理名校试题汇编B：专题11_交变电流
专题11 交变电流 一、单项选择题 1.（黑龙江省哈六中2012届高三上学期期末考试）如图所示，虚线两侧有垂直线框平面磁感应强度均为B 的匀强磁场，直角扇形导线框半径为L 、总电阻为R ，绕垂直于线框平面轴O 以角速度ω匀速转动。线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是（ ） A ．R BL ω2 B ．R BL 222ω C ．R BL 422ω D ．R BL ω22 2．（陕西省西安八校2012届高三上学期期中联考）如图所示，磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一匝数为N 的矩形线圈，其面积为S ，电阻为r ，线圈两端外接一电阻为R 的用电器和一个理想交流电压表。若线圈绕对称轴OO '以角速度ω匀速转动，则当线圈从图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是（ ） A ．通过电阻R 的电量为NBS ／（R+r ） B ．从图示位置开始转动90°磁通量的变化量等于NBS C ．交流电压表示数为NBS ωR ／（R+r ） D ．电阻R 产生的热量为πωRN 2B 2S 2／2（R+r ）2 3．（河北省衡水中学2012届高三上学期期末考试理综试题）如图所示是一种理想自耦变压器示意图．线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P 是可移动的滑动触头，AB 间接交流电压U ，输出端接通了两个相同的灯泡L 1和L 2，Q 为滑动变阻器的滑动触头．当开关S 闭合，P 处于如图所示的位置时，两灯均能发光．下列说法正确的是（ ）
A．P不动，将Q向右移动，变压器的输入功率变大 B．P不动，将Q向左移动，两灯均变暗 C．Q不动，将P沿逆时针方向移动，变压器的输入功率变大 D．P、Q都不动，断开开关S，L1将变暗 4．（北京市海淀区2012届高三第一学期期末考试物理试题）一只电饭煲和一台洗衣 机并联接在输出电压u=311sin314t V的交流电源上（其内电阻可忽略不计），均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A，通过洗衣机电动机的电流是0.50A，则下列 说法中正确的是（） A．电饭煲的电阻为44Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440Ω B．电饭煲消耗的电功率为1555W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5W C．1min内电饭煲消耗的电能为6.6×104J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103J D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍 5．（北京市西城区2012届高三第一学期期末考试物理题）如图所示，一单匝矩形金属线 圈ABCD在匀强磁场中绕转轴OO'匀速转动。转轴OO'，过AD边和BC边的中点。若从 图示位置开始计时，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化关系可以表示为Φ=0.1cos20πt （Wb），时间t的单位为s。已知矩形线圈电阻为2.0Ω。下列说法正确的是（） A．线圈中电流的有效值约为3.14A B．穿过线圈的磁通量的最大值为0.12Wb C．在任意1 s时间内，线圈中电流的方向改变10次 D．在任意l s时间内，线圈克服安培力所做的功约为9.86J 6.（安徽省黄山市2012届高三“七校联考”试题）如图所示，ab间接电压恒定的交变电源，M为理想变压器，如果R1的阻值增大，则（）
高考专题复习《交变电流》
2015高考专题复习《交变电流》【知识回顾】 一、交变电流产生及变化规律 1、交变电流定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流． 2．正弦交流电的产生和图象 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动． (2)中性面与峰值面的比较 (3)图象：线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线． 二、对交变电流的“四值”的比较和理解 【典例分类】 类型一、正弦交变电流的产生及变化规律 例1、关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，以下说法中正确的是()． A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变 B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C．线圈在中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化率为零 D．线圈在与中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应电动势最大 类型二、正弦交变电流的图像 例2、(2011·天津卷，4)在匀强磁场中，一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则()． A．t＝0.005 s时线框的磁通量变化率为零 B．t＝0.01 s时线框平面与中性面重合 C．线框产生的交变电动势有效值为311 V D．线框产生的交变电动势频率为100 Hz 类型三、交流电“四值” 例3、如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′以角速度ω匀速转动，线圈的面积为S、匝数为n、线圈总电阻为r，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表．在t ＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，则下列说法正确的是()． A．交流发电机产生的电动势的最大值E m＝BSω B．交流电压表的示数为 2nRBSω 2(R＋r) C．线圈从t＝0时刻开始转过90°的过程中，通过电阻的电荷量为 πnBS 22(R＋r) D．线圈从t＝0时刻开始转过90°的过程中，电阻产生的热量为 2n2ωRB2S2 π(R＋r)
2018高考专题复习-《交变电流》
2018高考复习专题-交变电流 2018年3月 艺学航 基础达标： 1．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式电流i＝I m sinωt，若保持其他条件不变，使发电机线圈匝数及转速各增加一倍，则电流的变化规律为 () A．i＝2I m sin2ωt B．i＝4I m sin2ωt C．i＝2I m sinωt D．i＝4I m sinωt 2．在如图1所示的电路中，a、b两端连接的交流电源既含高频交流，又含低频交流；L是一个25mH的高频扼流圈，C是一个100pF的电容器，R是负载电阻.下列说法中正确的是 () A．L的作用是“通低频，阻高频” B．C的作用是“通交流，隔直流” C．C的作用是“通高频，阻低频” D．通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的 百分比 3．将阻值为5Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示。下列说法正确的是() A．电路中交变电流的频率为0.25Hz B．通过电阻的电流为2A C．电阻消耗的电功率为2.5W D．用交流电压表测得电阻两端的电压是5V 4．一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的磁通量Φ随时间t的变化如图3所示，下列说法中正确的是 A．t1时刻感应电动势为零 B．t2时刻感应电动势最大 C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 D．每当E变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 5．利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电.现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V．如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为 () A．1 kW B．1.6×103 kW C．1.6 kW D．10 kW
2015高考专题复习《交变电流》
2015高考专题复习《交变电流》 【知识回顾】 一、交变电流产生及变化规律 1、交变电流定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流． 2．正弦交流电的产生和图象 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动． (2)中性面与峰值面的比较 中性面峰值面 含义线圈平面与磁场方向垂直线圈平面与磁场方向平行 磁通量最大(BS)零 磁通量的变化率0最大 感应电动势0最大(nBSω) 电流方向发生改变方向不变 (3)图象：线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线． 二、对交变电流的“四值”的比较和理解 物理量物理意义适用情况及说明 瞬时值e＝E m sin ωt u＝U m sin ωt i＝I m sin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 峰值(最大值)E m＝nBSωI m＝E m/(R＋r) 讨论电容器的击穿电压 有效值对正(余)弦交流电有：E ＝E m/2U＝U m/2I＝ I m/ 2 (1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电 功率、电热等) (2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值 (4)电表的读数为有效值 平均值 E＝BL v － E＝n ΔΦ Δt I － ＝E/(R＋r) 计算通过电路截面的电荷量 【典例分类】 类型一、正弦交变电流的产生及变化规律 例1、关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，以下说法中正确的是()． A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变 B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C．线圈在中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化率为零 D．线圈在与中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应电动势最大 类型二、正弦交变电流的图像 例2、(2011·天津卷，4)在匀强磁场中，一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示， 产生的交变电动势的图象如图乙所示，则()． A．t＝0.005 s时线框的磁通量变化率为零 B．t＝0.01 s时线框平面与中性面重合 C．线框产生的交变电动势有效值为311 V D．线框产生的交变电动势频率为100 Hz 类型三、交流电“四值” 例3、如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场 中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′以角速度ω匀速转动，线圈的面积为S、匝数为n、线圈总电 阻为r，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表．在t ＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，则下列说法正确的是()． A．交流发电机产生的电动势的最大值E m＝BSω B．交流电压表的示数为 2nRBSω 2(R＋r) C．线圈从t＝0时刻开始转过90°的过程中，通过电阻的电荷量为 πnBS 22(R＋r) D．线圈从t＝0时刻开始转过90°的过程中，电阻产生的热量为 2n2ωRB2S2 π(R＋r)
高三一轮复习专题交流电复习
交流电 考点1 正弦交变电流的产生及变化规律 1．交流电产生过程中的两个特殊位置 图示 概念中性面位置与中性面垂直的位置 特点 B⊥S B∥S Φ＝BS，最大Φ＝0，最小 e＝n ΔΦ Δt ＝0，最小e＝n ΔΦ Δt ＝nB Sω，最大 感应电流为零， 方向改变 感应电流最大， 方向不变 2.正弦式交变电流的变化规律 磁通量：Φ＝Φm cos ωt；电动势：e＝E m sin ωt；电流：i＝I m sin ωt。 1．[交变电流的产生]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( ) 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2．[交变电流的图象](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，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示。以下判断正确的是( ) A．电流表的示数为10 A B．线圈转动的角速度为50π rad/s C．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D．0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左3．[交变电流的瞬时表达式]边长为a的N匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对称轴匀速转动，转速为n，线圈所围面积内的磁通量Φ随时间t变化的规律如图所示，图象中Φ0为已知。则下列说法正确的是( ) A．t1时刻线圈中感应电动势最大B．t2时刻线圈中感应电流为零 C．匀强磁场的磁感应强度大小为Φ0 Na2 D．线圈中瞬时感应电动势的表达式为e＝2NπΦ0ncos 2πnt 考点2 有效值的理解与计算 1．公式法利用E＝E m 2 、U＝ U m 2 、I＝ I m 2 计算，只适用于正(余)弦式交变电流。
2017届高三物理第07期好题速递分项解析汇编专题11交变电流含解析
专题11 交变电流 一、选择题 1.【山东省泰安市2017届高三第一轮复习质量检测】如图甲的电路中，电阻R1=R2=R，和R1并联的D是理想二极管（正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大），在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压（电压为正值时， U AB>0）。由此可知 A. 在A、B之间所加的交变电压的周期为2×10-2s B. 在A、B之间所加的交变电压的瞬时值表达式为u=（V） C. 加在R1上电压的有效值为V D. 加在R1上电压的有效值为V 【答案】ACD 点睛：本题主要考查了交流电路中含有二极管的问题，对于交流电的有效值，要注意正弦交流电的有效值与最大值的关系，可结合电流的热效应求有效值，同时要注意二极管的单向导电性。 2.【江苏省泰州中学2017届高三下学期期初考试】如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，R t是用氧化锰等金属氧化物烧结而成的热敏电阻.从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值 ,则下列说法不正确的是：
A. 当时，c、d间的电压瞬时值为110V B. 当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V C. 当单刀双掷开关与a连接时，R t温度升髙，则电压表和电流表的示数均变小 D. 当单刀双掷开关由a扳向b时，则电压表和电流表的示数都变大 【答案】AC 点睛：根据瞬时值表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比即可求得结果。 3.【2017年安徽省“江南十校”高三联考】在如图（甲）所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为2:1．a，b两端电压与时间的关系如图（乙）所示，二极管可视为理想二极管，电表均为理想电表，电阻R= 10Ω，则下列说法正确的是 A. 电压表示数为4,5V B. 电压表示数为0
高三物理专题复习专题交变电流 电感电容对交变电流的作用
t t 2 t 4 E m 0 t 1 t 3 e 高中物理必修和必选专题复习学案及对应训练 说明 本套材料，包括必修1.2和必选3-1.3-2.3-3的全部内容。内容每版块都可以分为学习目标，自主学习（即知识点复习填空），典型例题，针对训练，能力训练，课后反思，参考答案等七部分。 在实际教学中，可以让学生带着学习目标把自主学习部分的空填一下回顾一下本专题基本知识点。课上老师可以领着同学们把知识点回顾一遍，然后讲解例题，做针对训练，为第一课时；同学们课下时间做能力训练，作为本专题知识点掌握的检测，在老师给出答案后，自己写出课后反思，这对以后的学习很重要。学期结束后，同学们还可以把自己写的课后反思，裁下来，装订一个本子，以便于三轮复习之用。 第50专题交变电流 电感电容对交变电流的作用 [学习目标] 1、理解交变电流的产生原理及变化规律； 2、理解描述交变电流几个物理量以及它们之间的关系； 3、理解电感、电容器对交变电流有阻碍作用的原因？ [自主学习] 一、交变电流的产生 1、什么是中性面？ 2、当线圈处于中性面时，穿过线圈的磁通量 ，感应电流为 ，而当线圈垂直于中性面时，穿过线圈的磁通量为 ，感应电流 。 3、线圈每转动一周，电流方向改变 次，电流方向改变时，线圈处于什么位置？我国日常生活中使用的交变电流一秒中电流方向改变 次。 二、交变电流的描述 1、写出正弦式交变电流电动势的最大值、瞬时值、有效值以及平均值表达式？ 2、对于正弦式交变电流其有效值与最大值得关系是： ，是不是对一切交变电流都是如此？ 3、在我们经常遇到的问题中，那些地方应用有效值？那些地方应用最大值？那些地方应用平均值？ 三、电感、电容 1、试分析电感电容器对交变电流有阻碍作用的原因？感抗与容抗与那些因素有关？有什么关系？ 2、扼流圈分为低频扼流圈和高频扼流圈：那低频扼流圈的作用是： ，高频扼流圈的作用是： 。 [典型例题] 例1：一矩形线圈，绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e 随时间t 的变化如图所示，下列说法中正确的是： A 、t 1时刻通过线圈的磁通量为零； B 、t 2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；
高考综合复习交变电流专题复习
高考综合复习交变电流 专题复习 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】
高考综合复习——交变电流专题复习 总体感知 知识网络 复习策略 1．要注意区分瞬时值、有效值、最大值、平均值 （1）瞬时值随时间做周期性变化，表达式为。 （2）有效值是利用电流的热效应定义的，即如果交流电通过电阻时产生的热量与直流电通过同一电阻在相同时间内产生的热量相等，则直流电的数值就是该交流电的有效值。 （3）最大值用来计算，是穿过线圈平面的磁通量为零时的感应电动势。 （4）平均值是利用来进行计算的，计算电量时用平均值。 2．理想变压器的有关问题，要注意掌握电流比的应用，当只有一原一副时电流比 ，当理想变压器为一原多副时，电流比关系则不适用，只能利用输入功率与输出功率相等来进行计算。 第一部分交变电流的产生和描述 知识要点梳理
知识点一——交变电流的产生及变化规律 ▲知识梳理 1．交变电流的定义 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流。 2．正弦交变电流 随时间按正弦规律变化的交变电流叫做正弦交变电流，正弦交变电流的图象是正弦曲线。 3．交变电流的产生 （1）产生方法：将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直于磁场方向的轴做匀速转动，线圈中就会产生正（余）弦交流电。 （2）中性面：与磁场方向垂直的平面叫中性面，当线圈转到中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为0，感应电动势为0，线圈转动一周，两次经过中性面，线圈每经过一次中性面，电流的方向就改变一次。 4．交变电流的变化规律 正弦交流电的电动势随时间的变化规律为，其中, t=0时，线圈在中性面的位置。 特别提醒： （1）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，仅是产生交变电流的一种方式，但不是惟一方式。例如导体在匀强磁场中垂直磁场方向，按正弦规律运动切割磁感线也产生正弦交流电。 （2）线圈所在的计时位置不同，产生的交变电流的正、余弦函数的规律表达式不同。 ▲疑难导析 1、正弦式交变电流的变化规律（线圈在中性面位置开始计时） 函数图象 磁通量
(江浙选考1)2020版高考物理总复习 第十二章 交变电流专题检测卷九.doc
专题检测卷九电磁感应交变电流 一、选择题(共17题,每题3分,共51分) 1.有关电磁感应现象的下列说法中正确的是() A.感应电流的磁场总跟原来的磁场方向相反 B.穿过闭合回路的磁通量发生变化时不一定能产生感应电流 C.闭合线圈整个放在磁场中一定能产生感应电流 D.感应电流的磁场总是阻碍原来的磁通量的变化 2.(多选)如图所示,面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动,不能产生交变电流的图是() 3.(多选) 一个固定的矩形线圈abcd处于范围足够大的可变化的匀强磁场中。如右图所示,该匀强磁场由一对异名磁极产生,磁极以OO'为轴匀速转动。在t=0时刻,磁场的方向与线圈平行,磁极N离开纸面向外转动。规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正,则下图中不能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图象是() 4.(多选)下面关于交变电流的说法正确的是() A.交流电路设备上所标的电压值和电流值是交变电流的最大值 B.用交流电表测定的读数是交变电流的瞬时值 C.给定的交变电流数值,在没有特别说明的情况下都是指有效值 D.在相同时间内通过同一电阻,跟交变电流有相同热效应的直流电的数值是交变电流的有效值 5. 如图所示,一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈,则流过表G的感应电流方向是() A.始终由a流向b B.始终由b流向a C.先由a流向b,再由b流向a D.先由b流向a,再由a流向b 6. (多选)电阻R、电容C与一个线圈连成闭合回路,条形磁铁静止在线圈的正上方,N极朝下,如图所示,现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()
2018年高三物理一轮复习 专题 交变电流汇编
专题交变电流 1．（江苏省东台市2017高三5月模拟） 电感对交变电流有阻碍作用，下列说法正确的是 A. 线圈的自感系数越大，感抗一定越大 B. 交流的频率越小，感抗一定越小 C. 高频扼流圈可以用来“通直流，阻高频” D. 低频扼流圈可以用来“通交流，阻直流” 【答案】C 2．（广东省汕头市2017高三4月模拟） 如图理想变压器原、副线圈的匝数比为50:1，副线圈上电压的瞬时值 （V），副线圈皆有一功率固定的电热器和一功率可调的电热水器，两者相当于一个固定电阻R1和一个可变电阻R2，R2的阻值只能在11Ω~110Ω范围内变化。开关S1闭合而S2断开时，电流表示数是0.1A.下列说法正确的是（） A. 通过原线圈的交流电频率为100Hz B. 原线圈两端电压的最大值是11kV C. 开关S1闭合时，电热器消耗的功率为 D. 开关S2闭合时，电热水器消耗的最大功率为 【答案】D 【解析】交流电的频率，选项A错误；原线圈两端电压的最大值是
，选项B错误；开关S1闭合时，次级电流有效值： ，则电热器消耗的功率为，选项C错 误；开关S2闭合时，电热水器消耗的最大功率为，选项D正确。 3．（湖北省武汉外国语学校2017高三下5月最后一模） 如图所示，在一圆环（图甲）里加一变化的磁场，使线圈的磁通量变化如图乙所示，不计线圈的电阻，将线圈两端接在图丙中理想变压器的原线圈两端，滑动变阻器的滑片放在变阻器的中点，电压表的示数为1OV，则下列说法正确的是 A. 圆环的输出电压的有效值50 V B. 变压器原副线圈匝数比为5:1 C. 滑动变阻器的滑片向上滑动时电流表的示数变大 D. 滑动变阻器的滑片向上滑动时电压表的示数变大 【答案】B 4．（四川省仁寿一中2017高三下第三次模拟） 如图所示，是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将输入的直流电压转换为正弦交变电压输出，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈比为n1：n2=1:1000，为
高考物理专题训练：交变电流
高考物理专题训练：交变电流 1、如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图2中曲线a 、b 所示，则( ) 图1 图2 A ．两次t ＝0时刻线圈平面均与中性面重合 B ．曲线a 、b 对应的线圈转速之比为2∶3 C ．曲线a 表示的交变电动势频率为25 Hz D ．曲线b 表示的交变电动势有效值为10 V AC [解析] 本题考查交变电流图像、交变电流的产生及描述交变电流的物理量等知识，从图像可以看出，从金属线圈旋转至中性面时开始计时，曲线a 表示的交变电动势的周期为4×10－2 s ，曲线b 表示的交变电动势的周期为6×10－2 s ，所以A 、C 正确，B 错误；由E m ＝NBS ω可知，E m a E m b ＝ωa ωb ＝T b T a ＝32，故E m b ＝23 E m a ＝10 V ，曲线b 表示的交流电动势的有效值为5 2 V ，D 错误． 图X24-1 2、一个固定的矩形线圈abcd 处于范围足够大的可变化的匀强磁场中．如图X24-1所示，该匀强磁场由一对异名磁极产生，磁极以OO ′为轴匀速转动．在t ＝0时刻，磁场的方向与线圈平行，磁极N 离开纸面向外转动．规定由a →b →c →d →a 方向的感应电流为正，则图X24-2中能反映线圈中感应电流I 随时间t 变化的图像是( )
图X24-2 C [解析] 磁极以OO ′为轴匀速转动可等效为磁场不变线圈向相反方向转动．在t ＝0时刻，磁场的方向与线圈平面平行，感应电流最大，产生的感应电流方向为a →b →c →d →a .所以能反映线圈中感应电流I 随时间t 变化的图像是图C. 图X24-3 3、如图X24-3所示，空间有范围足够大的匀强磁场，磁场方向竖直向下，在其间竖直放置两个彼此正对的相同的金属圆环，两环间距为L ，用外力使一根长度也为L 的金属杆沿环匀速率运动，用导线将金属杆和外电阻相连，整个过程中只有金属杆切割磁感线．已知磁感应强度的大小为B ，圆环半径为R ，金属杆转动的角速度为ω，金属杆和外电阻的阻值均为r ，其他电阻不计，则( ) A ．当金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中，流过外电阻的电流先变大后变小 B ．当金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中，流过外电阻的电流先变小后变大 C ．流过外电阻电流的有效值为2BL ωR 4r D ．流过外电阻电流的有效值为2πB ωR 24r BC [解析] 从金属杆在圆环的最高点开始计时，金属杆切割磁感线的速度v ＝ωR ，产生的感应电动势e ＝BLv cos ωt ＝BLR ωcos ωt ，当金属杆从最高点运动到最低点的过程中，电动势先变小后变大，流过外电阻的电流先变小后变大，选项B 正确；电动势的有效值E ＝BLR ω2 ，电流的有效值I ＝E 2r ＝2BLR ω4r ，选项C 正确．
2020年高三物理专题 “交变电流”类题目强化提能练(原卷版)
(一)专题提能——正弦交变电流产生的五种方式 正弦式交变电流是正弦交变电动势通过闭合回路形成的，正弦式交变电动势分为两类：一类是动生电势，计算公式是e ＝BLv sin θ(θ是磁感应强度B 和导体棒运动速度v 的夹角)；另一类是感生电动势，由通过闭合电路的磁场随时间变化产生，线圈本身并不运动。现举例说明产生正弦式交变电流的五种方式 ： (一)线圈在匀强磁场中匀速转动 当闭合线圈绕垂直于匀强磁场的转轴做匀速转动时，线圈中会产生正弦式交变电流。 [例1] 小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n ＝100，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图所示。发电机内阻r ＝5.0 Ω，外电阻R ＝95 Ω。求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数。 (二)导体棒在匀强磁场中平动 导体棒在匀强磁场中匀速平动，但导体棒切割磁感线的有效长度按正弦规律变化，则导体棒组成的闭合电路中就会产生正弦式交变电流。 [例2] 如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B ＝0.2 T ，OCA 导轨与OA 直导轨分别在O 点和A 点接一阻值R 1＝8 Ω和R 2＝8 Ω，且几何尺寸可忽略的定值电阻，导轨OCA 的曲线方程为y ＝sin πx 3 m 。 金属棒ab 长1.5 m ，以速度v ＝5.0 m/s 水平向右匀速运动，b 点始终在x 轴上，设金属棒与导轨的接触良好，摩擦不计，电路中除了电阻R 1和R 2外，其余电阻均不计。求金属棒在导轨上从x ＝0运动到x ＝3 m 的过程中，外力必须做多少功？
(三)导体棒在匀强磁场中振动 导体棒在匀强磁场中沿平行导轨平动切割磁感线时，棒的速度按正弦规律变化，则棒中会产生正弦交变电流。 [例3]在竖直方向上、磁感应强度大小B＝5 T的匀强磁场中，水平放置两平行光滑金属导轨MN和PQ，导轨宽度L＝1 m，导轨一端接有定值电阻R＝10 Ω，一导体棒垂直于导轨放置，导体棒在周期性驱动力的作用下，在ab和a′b′范围内做简谐运动，其速度随时间的变化规律为v＝2sin 3.14t(m/s)，求在10 s内电阻R 上产生的热量。(导体棒和导轨的电阻均不计) (四)导体棒在不均匀磁场中平动 导体棒在磁场中匀速平动切割磁感线，在棒的平动方向上，磁场按照正弦规律变化，则棒中会产生正弦交变电流。 [例4]如图所示，矩形裸导线框长边的长度为2L，短边的长度为L，在两个短边上均接有电阻R，其余部分电阻不计，导线框一长边与x轴重合，左端的坐标x＝0，线框处在一垂直于线框平面的磁场中，磁感应 强度满足关系式B＝B0sin πx 2L。一光滑导体棒AB与短边平行且与长边接触良好，电阻也是R。开始时导体 棒处于x＝0处，之后在沿x轴方向的力F作用下做速度为v的匀速运动。求导体棒AB从x＝0到x＝2L的过程中力F随时间t的变化规律。
高中物理-交变电流知识点汇总
交变电流 1.交变电流： 大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。按正弦规律变化的电动势、电流称为正弦交流电。 2.正弦交流电---- （1）函数式：e=Emsinωt（其中★Em=NBSω） （2）线圈平面与中性面重合时，磁通量最大，电动势为零，磁通量的变化率为零，线圈平面与中心面垂直时，磁通量为零，电动势最大，磁通量的变化率最大。 （3）若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时，交变电流的变化规律为i=Imcosωt。。 （4）图像：正弦交流电的电动势e、电流i、和电压u，其变化规律可用函数图像描述。 3.表征交变电流的物理量 （1）瞬时值：交流电某一时刻的值，常用e、u、i表示。 （2）最大值：Em=NBSω，最大值Em（Um，Im）与线圈的形状，以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关。在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流电的最大值。 （3）有效值：交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。即在同一时
间内，跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该交流电的有效值。 ①求电功、电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时，要用有效值计算，有效值与最大值之间的关系 E=Em/，U=Um/，I=Im/只适用于正弦交流电，其他交变电流的有效值只能根据有效值的定义来计算，切不可乱套公式。②在正弦交流电中，各种交流电器设备上标示值及交流电表上的测量值都指有效值。 （4）周期和频率----周期T：交流电完成一次周期性变化所需的时间。在一个周期内，交流电的方向变化两次。 频率f：交流电在1s内完成周期性变化的次数。角频率：ω=2π/T=2πf。 4.电感、电容对交变电流的影响 （1）电感：通直流、阻交流；通低频、阻高频。 （2）电容：通交流、隔直流；通高频、阻低频。 5.变压器- （1）理想变压器：工作时无功率损失（即无铜损、铁损），因此，理想变压器原副线圈电阻均不计。 （2）★理想变压器的关系式： ①电压关系：U1/U2=n1/n2（变压比），即电压与匝数成正比。 ②功率关系：P入=P出，即I1U1=I2U2+I3U3+… ③电流关系：I1/I2=n2/n1（变流比），即对只有一个副线圈的变压器电流跟匝数成反比。
2015年高三交变电流专题
2015年高三交变电流专题 一、基础知识复习 1. 交变电流的产生和规律 ⑴交变电流的意义 ①交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。 ②正弦式电流：随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流。正弦式电流的图象是正弦曲线，我国市用的交变电流都是正弦式电流。 ⑵正弦式电流的产生 ①产生方法：如图所示，将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直 于磁感线的轴匀速转动，线圈中就会产生正弦式电流。 ②中性面：中性面的特点是，线 圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为 零；线圈经过中性面时，内部的电流方向要发生改变。 ⑶规律 ①函数形式：N匝面积为S的线圈以角速率3转动，从某次经过中性面开始计时，则 e=NBS co s in 31，用E m 表示峰值NBS3，贝U e=Ensin 31,电流i 亲■Em si n t。 ②图象表示如图所示 2. 表征交变电流的物理量 ⑴周期和频率 交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量。 ①周期T：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒（ 电流变化越慢，在一个周期内，交变电流的方向变化2次。 符号为Hz,频率越大, ②频率f :交变电流在1s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹, 交 变电流变化越快。 ③关系: ⑵最大值和有效值 ①交变电流的最大值E（Un、I m）与线圈的形状和转动轴处于线圈平面内哪个位置无关，但转轴应与磁感线垂直。 ②交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，让交流电和直流电通过同样阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做该交流电的有效值?正弦交流电的有效值与最大值之间的关系为： E 粤，U 勢，I丄2 ?各种交流电器 2 ■■■ 2 2 设备上的标示值及交流电表上的测量值都指有效值。 注意：U 豊，I 7^2，E 号，只适用于正弦交变电流? ⑶最大值、有效值和平均值的应用 ①求电功、平均电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时，要用有效值计算，正弦交流电的有效值为| 却，其它交变电流的有效值只能根据有效值的定义来计算。 ②求一段时间内通过导体横截面的电量时要用平均值，q It，平均值的计算须用 E =n 和「=E计算，切记E工旦一耳，平均值不等于有效值。t R 2 ③在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流电的最大值。
2015年高三交变电流专题
＇ B 2015年高三交变电流专题 一、基础知识复习 1.交变电流的产生和规律 ⑴交变电流的意义 ①交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。 图象是正弦曲线，我国市用的交变电流都是正弦式电流。 ⑵正弦式电流的产生 ①产生方法：如图所示，将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中就会产生正弦式电流。 ②中性面：中性面的特点是，线 圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，零；线圈经过中性面时，内部的电流方向要发生改变。 ⑶规律 ①函数形式：N 匝面积为S 的线圈以角速率ω转动，从某次经过中性面开始计时，则e =NBS ωsin ωt ，用E m 表示峰值NBS ω，则e =E m sin ωt ，电流t i R E R e m ωsin == 。 ②图象表示如图所示 2．表征交变电流的物理量 ⑴周期和频率 交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量。 ①周期T ：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒（S ），周期越大，交变 电流变化越慢，在一个周期内，交变电流的方向变化2次。 ②频率f :交变电流在1s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号为Hz ，频率越大，交变电流变化越快。 ③关系：π ω 21 = =T f ⑵最大值和有效值 ①交变电流的最大值E m (U m 、I m )与线圈的形状和转动轴处于线圈平面内哪个位置无关，但转轴应与磁感线垂直。 ②交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，让交流电和直流电通过同样阻值的电阻,如果它们在相同的时间内产生的热量相等,就把这一直流电的数值叫做该交流电的有效值. 正弦交流电的有效值与最大值之间的关系为：2 m E E = ,2 m U U = ,2 m I I = .各种交流电器 设备上的标示值及交流电表上的测量值都指有效值。 注意: 2 m U U = ,2 m I I = ,2 m E E = ,只适用于正弦交变电流. ⑶最大值、有效值和平均值的应用 ①求电功、平均电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时，要用有效值计算，正弦交流电的有效值为2 m I I = ，其它交变电流的有效值只能根据有效值的定义来计算。 ②求一段时间内通过导体横截面的电量时要用平均值，t I q =,平均值的计算须用 E =n t ??Φ和I =R E 计算，切记E ≠22 1E E +，平均值不等于有效值。 ③在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流电的最大值。 I -I
高中物理 交变电流 专题讲义
交变电流 一、复习旧知 1．掌握交流发电机及其产生正弦式电流的原理，正弦式电流的图象和三角函数表达， 2．理解最大值与有效值，周期与频率； 3．知道电阻、电感和电容对交变电流的作用，感抗和容抗 二、重难、考点 重难点：交流的基本概念 考点：交流电路的分析与计算 三、知识点讲解 1．正弦交流电的产生当闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴线做匀角速转动时，闭合线圈中就有交流电产生，如图所示： 设矩形线圈abcd 以角速度ω绕oo '轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动．此时，线圈都不切割磁感线，线圈中感应电动势等于零．经过时间t 线圈转过ωt 角，这时ab 边的线速度v 方向跟磁感线方向夹角等于ωt ，设ab 边的长度为l ，bd 边的长度为l'，线圈中感应电动势为t l Bl e ωω sin 2 2' =当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时，线圈转过T /4时间，ωt =π/2，ab 边和cd 边都垂直切割磁感线，sinωt =1，线圈中感应电动势最大，用Em 来表示，Em =BSω．则e =Emsinωt 由上式知，在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动的线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的。 根据闭合电路欧姆定律：t R E R e i m ωsin == ，令R E I m m =，则i =Imsinωt 路端电压u =iR =ImRsinωt ，令Um =ImR ，则u =Umsinωt 如果线圈从如图所示位置开始转动，电路中感应电动势、感应电流和路端电压将按余弦规律变化e =Emcosωt i =Imcosωt u =Umcosωt