第十章第1讲交变电流的产生和描述

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1、第十章第1讲　交变电流的产生和描述　正弦式交变电流的产生和变化规律1．产生如图10－1－1所示，将闭合线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁感线方向的轴做匀速转动．图10－1－12．变化规律(线圈在中性面位置开始计时)(1)电动势e随时间变化的规律：e＝Emsinωt.(2)电压u随时间变化的规律：u＝Umsinωt.(3)电流i随时间变化的规律：i＝Imsinωt.其中ω等于线圈转动的角速度，Em＝nBl1l2ω＝nBSω.3．正弦式交变电流的图象(如图10－1－2所示)图10－1－2　描述交变电流的物理量1．周期和频率(1)周期T：交变电流完成一次周期

2、性变化(线圈转动一周)所需的时间，单位是秒(s)．公式表达式为T＝.(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(Hz)．(3)周期和频率的关系：T＝或f＝.2．交变电流的“四值”(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数．(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值．(3)有效值：让交变电流与恒定电流分别通过相同的电阻，如果它们在交变电流的一个周期内产生的热量相等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值．(4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系I＝，U＝，E＝.(5)平均值：交变电流图象中波形与横轴所围

3、面积跟时间的比值，其数值可以用＝n计算．　电感和电容对交变电流的影响1．感抗表示电感线圈对交变电流阻碍作用的大小．(1)线圈的自感系数越大，交变电流的频率越大，电感对交变电流的阻碍作用越大．(2)作用：通直流、阻交流(低频扼流圈)，通低频、阻高频(高频扼流圈)．2．容抗表示电容器对交变电流阻碍作用的大小．(1)电容器的电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小．(2)作用：通交流、隔直流；通高频、阻低频．1．(多选)如下图中各图面积均为S的线圈均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，能产生正弦交变电动势e＝BSωsinωt的

4、图是(　　)【解析】　线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为e＝BSωsinωt，由这一原则判断，A图和C图中感应电动势均为e＝BSωsinωt；B图中的转动轴不在线圈所在平面内；D图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直．【答案】　AC2．下列四幅图是交流电的图象，其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是(　　)【解析】　我国居民日常生活所用的是正弦式交流电，其电压的有效值是220V，最大值为311V，周期为0.02s，所以只有C正确．【答案】　C3．(多选)(2012·广东高考)某小型发电机产生的

5、交变电动势为e＝50sin100πt(V)．对此电动势，下列表述正确的有(　　)A．最大值是50VB．频率是100HzC．有效值是25VD．周期是0.02s【解析】　交变电动势e＝Emsinωt或e＝Emcosωt，其中Em为电动势的最大值，ω为角速度，有效值E＝，周期T＝，频率f＝.由e＝50sin100πt知，Em＝50V，E＝V＝25V，T＝＝s＝0.02s，f＝＝Hz＝50Hz，所以选项C、D正确．【答案】　CD4．(多选)如图10－1－3所示电路中，A、B为两相同的小灯泡，L为直流电阻为零的电感线圈，下列说法正确的是(　　)图10－1－3A

6、．电为稳恒直流电时，灯泡A、B亮度相同B．电为稳恒直流电时，灯泡A比B亮度大C．电为交流电时，灯泡A、B亮度相同D．电为交流电时，灯泡A比B亮度大【解析】　电感线圈有通直流，阻交流的作用，电为稳恒直流电时，A、B亮度相同，选项A正确，B错误．电为交流电时，A灯比B灯亮度大，选项C错误，D正确．【答案】　AD(对应学生用书第207页)正弦交流电的图象和变化规律1.两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变．(2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变．2

7、．电流变化规律和磁通量变化规律的对比电流i＝Imsinωt磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωt说明磁通量为最大值时，电流为零，线圈位于中性面位置3．由正弦交流电的图象可得到的信息(1)交变电流的最大值．(2)周期T(频率f＝)．(3)任意时刻线圈中产生的电流的大小和方向．　如图10－1－4所示，处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正方向，则下图能反映线圈感应电流I随时间t变化的图线是(　

8、　)图10－1－4【解析】　根据右手定则或楞次定律可以判断，t＝0时刻线圈的cd边离开纸面向外运动而切割磁感