全国通用版2019版高考物理大一轮复习第十一章交变电流传感器第30讲交变电流的产生及其变化规律学案

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1、第30讲　交变电流的产生及其变化规律考纲要求考情分析命题趋势1.正弦交变电流的产生和变化规律Ⅰ2．交变电流四值的比较和应用Ⅰ3．非正弦交变电流有效值的计算Ⅱ2016·全国卷Ⅲ，21本部分内容常以选择题形式考查交变电流的产生及其变化规律，以及交流电有效值的计算，难度不大1．交变电流及其产生和图象(1)交变电流①定义：__大小__和__方向__都随时间做周期性变化的电流．②图象：如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫__正弦式__交变电流，如图甲所示．(2)正弦交变电流的产生和图象①产生：在匀强磁场里，线圈绕__

2、垂直于磁场__方向的轴匀速转动．②图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线．如图甲、乙所示．2．正弦式交变电流的描述(1)周期和频率①周期(T)：交变电流完成__一次周期性__变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式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)．18③周期和频率的关系：T＝或f＝．(2)正弦式交变电流的函数表达式(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＝__Emsin_ωt__.其中ω等于线圈转动的__角速度_

3、_，Em＝__nBSω__．②负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝__Umsin_ωt__．③电流i随时间变化的规律：i＝__Imsin_ωt__．(3)交变电流的瞬时值、峰值、有效值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(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值，也叫最大值．③有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值．对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：E＝，U＝，I＝．1．判断正误(1)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，线圈中产生的一定是正弦交变电流．(　

4、√　)(2)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，经过中性面时，线圈中的感应电动势最大．(　×　)(3)有效值公式I＝适用于任何交变电流．(　×　)(4)交流电表的测量值是交变电流的有效值．(　√　)(5)我国使用的交变电流周期是0.02s，电流方向每秒改变100次．(　√　)(6)电路中保险丝的熔断电流是指电流的最大值．(　×　)(7)电容器的耐压值是指交变电流的最大电压．(　√　)2．(多选)如图所示为交流发电机示意图，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保

5、持与外电路的连接．关于其工作原理，下列分析正确的是(　AC　)A．在线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大B．在线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大C．在线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小D．在线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小183．小型交流发电机的矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间的关系是正弦函数．将发电机与一个标有“6V　6W”的小灯泡连接形成闭合回路，不计电路的其他电阻．当线圈的转速为n＝5r/s时，小灯泡恰好正常发光，则电路中电流的瞬时表达式为(　D　)

6、A．i＝sin5tA　　　　B．i＝sin10πtAC．i＝1.41sin5tAD．i＝1.41sin10πtA一　正弦交变电流的产生及其变化规律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Φ＝Φmcosωt＝BScosωt电动势e＝Emsinωt＝nBSωsinωt电压u＝Umsinωt＝sinωt电流i＝Imsinωt＝sinωt2.两个特殊位置的特点(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

7、方向不改变．(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次．解决交变电流图象问题的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关．18(2)注意峰值公式Em＝nBSω中的S为有效面积．(3)在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特殊解．[例1]如图甲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

8、方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与R＝10Ω的电阻连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10V．图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图象．则(　C　)A．电阻