專題十一 第1講 交變電流的產(chǎn)生和描述

第1講交變電流的產(chǎn)生和描述考點(diǎn)1正弦交變電流的變化規(guī)律1．交變電流(1)和都隨時(shí)間做周期性變化的電流，叫做交變電流.大小方向

(2)按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式電流，產(chǎn)生于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈里，線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變次．兩3.對(duì)中性面的理解(1)中性面是與磁場(chǎng)方向的平面，是假想的參考面．(2)線圈平面位于中性面時(shí)，穿過線圈平面的磁通量，而磁通量的變化率為，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為．(3)線圈平面與中性面垂直時(shí)，穿過線圈平面的磁通量為，但磁通量的變化率，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．

(4)線圈每經(jīng)過中性面一次電流方向就改變一次，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次經(jīng)過中性面，所以電流的方向改變兩次．垂直最大零零零最大最大2．正弦式電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí))4．確定交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的基本思路(1)確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象或由公式Em＝nBSω求出相應(yīng)峰值．(2)明確線圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式．如：①線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i－t圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i＝Imsinωt.②線圈從垂直中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i－t圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i＝Imcosωt.如圖10-1-1(a)，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上，在ab線圈中通以變化的電流，用示波器測(cè)得線圈cd間電壓如圖(b)所示，已知線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)與流經(jīng)線圈的電流成正比，則下列描述線圈ab中電流隨時(shí)間變化關(guān)系的圖中，可能正確的是(

)有一不動(dòng)的矩形線圈abcd，處于范圍足夠大的可轉(zhuǎn)動(dòng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖10-1-3所示。該勻強(qiáng)磁場(chǎng)是由一對(duì)磁極N、S產(chǎn)生，磁極以O(shè)O′為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。在t＝0時(shí)刻，磁場(chǎng)的方向與線圈平行，磁極N開始離開紙面向外轉(zhuǎn)動(dòng)，規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正，則能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線是(

)2.(多選)(2015·廣東名校質(zhì)檢)如圖10-1-5所示為交流發(fā)電機(jī)示意圖，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上，導(dǎo)體制作的兩個(gè)電刷E、F分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接。關(guān)于其工作原理，下列分析正確的是(

)A．當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量最大B．當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最大C．當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，穿過線圈的磁通量最小D．當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最小3．(2015·連云港摸底)如圖10-1-6甲所示為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的示意圖，單匝線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。若從中性面開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為1.0Ω，外接燈泡的電阻為9.0Ω。求：(1)寫出流經(jīng)燈泡的瞬時(shí)電流的表達(dá)式；(2)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過線圈的最大磁通量；(3)線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，外力所做的功。考點(diǎn)2對(duì)交變電流的“四值”的比較和理解1．交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值、平均值的比較2.對(duì)交變電流有效值的理解

交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)進(jìn)行定義的，所以進(jìn)行有效值計(jì)算時(shí)，要緊扣電流通過電阻生熱進(jìn)行計(jì)算．注意“三同”：即“相同電阻”，“相同時(shí)間”內(nèi)產(chǎn)生“相同熱量”．計(jì)算時(shí)“相同時(shí)間”要取周期的整數(shù)倍，一般取一個(gè)周期．

注意：在交流電路中，電壓表、電流表等電工儀表的示數(shù)均為交變電流的有效值．在沒有具體說明的情況下，所給出的交變電流的電壓、電流指的是有效值．變式1把圖像下半部分翻到t軸的上面正弦交流電是由閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的。線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖10-1-8所示，則此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為________V。變式2

上下波形的最大值不一致電壓u隨時(shí)間t的變化情況如圖10-1-9所示，求電壓的有效值？變式3

把波形的后半周期去掉家用電子調(diào)光燈的調(diào)光功能是用電子線路將輸入的正弦交流電壓的波形截去一部分來實(shí)現(xiàn)的，由截去部分的多少來調(diào)節(jié)電壓，從而實(shí)現(xiàn)燈光的可調(diào)，比過去用變壓器調(diào)壓方便且體積小。某電子調(diào)光燈經(jīng)調(diào)整后電壓波形如圖10-1-10所示，求燈泡兩端的電壓的有效值。C

5．(單選)正弦交變電源與電阻R、交流電壓表按照?qǐng)D11－1－3甲所示的方式連接，R＝10Ω，交流電壓表的示數(shù)是10V．)圖乙是交變電源輸出電壓u隨時(shí)間t變化的圖象．則(圖11－1－3A【例1】(雙選)(2010

年廣東卷)圖11－1－4是某種正弦式交)BC變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的(

圖11－1－4A．周期是0.01sC．有效值是220V

B．最大值是311VD．表達(dá)式為U＝220sin100πt(V)熱點(diǎn)交變電流及圖象

解析：由圖可知該交流電的周期是0.02s，A錯(cuò)；最大值是311V，B正確；有效值為220V，C正確；表達(dá)式為U＝311cos100πt(V)，D錯(cuò)．

弄清圖象與瞬時(shí)表達(dá)式的關(guān)系是處理圖象問題的要點(diǎn)此外，由圖象直接可以看出周期與峰值．要注意交變電動(dòng)勢(shì)、電流實(shí)際上還是由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的，取決于磁通量的變化率，因此，與磁通量、磁感應(yīng)強(qiáng)度的圖象是互余的關(guān)系．用交變電流的圖象能夠較全面的考查描述交變電流和各物理量，還可以結(jié)合交變電流的產(chǎn)生、變壓器、電阻定律等命題，因此倍受命題專家的青睞．遇到此類問題，考生應(yīng)盡量先寫出交變電流的表達(dá)式，然后才進(jìn)一步作答． 1．(單選)(2009年佛山模擬)電阻為1Ω的矩形線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如圖11－1－5所示．現(xiàn)把交流電加在電阻為9Ω的電熱絲上，下列判斷正確的是()DA．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝100rad/sB．在t＝0.01s