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1、高二物理变交电流知识点整理一、交变电流的产生1.交变电流的概念：大小和方向都随时间做周期性变化的电流。2.交变电流的产生：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动吋，就能产生正弦交流电.(1)交变电流产生的过程分析下图所示为矩形线圈abed在磁场屮绕轴00’转动时的截面图。转动过程屮，穿过线圈的磁通量发生变化。其中ab和cd两条边在切割磁感线，产牛感应电动势,线圈上就有了感应电流.具体分析可从图中看出，图①时，导体不切割磁感线，线圈中无电流；图②时，导体垂宜切割磁感线，线圈中有电流，且电流从a端流入；图③同图①；图④小电流
2、从a端流岀，图⑤同图①，这说明电流方向发生了改变.B(2)关于中性面线圈平面垂直于磁感线吋.线圈屮的感应电流为零，这一位置叫屮性面•如图①和图③位置。线圈平面经过中性面吋，磁通量最大，电流方向发生改变.线圈绕轴转一周经过中性面两次，因此感应电流方向改变两次。(3)交流电动势的最大值在交变电流的产生过程中，当线圈平面处于中性面吋尽管磁通量最大，但电动势的瞬时值为零。而当线圈平面与中性面垂直时，尽管磁通量为零，但由于切割磁感线的两条边速度和磁场方向垂直，使得磁通量的变化率乂最人，所以电动势Ar的瞬时值e达到最大值E；.Em=NBS
3、o)二、正弦式电流的变化规律1•止弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)规律物理豪函数图彖磁通量0=OnCOS3t=BScos(Jt一必］・•丁1电动势e=Esin3t=nBScosincot月…g*电压”=«sin3tRE.—门.sinstR-rr譚…kAF电流i=hsin3t氏•十—门
4、sin3tR+r—2.两个特殊位置的特点空(1)线圈平面与中性面重合时,S丄B,①最大，玄二0,e二0,i二0,电流方向将发生改变.竺(2)线圈平面与中性面垂直时,S〃B,①二0,五最大,e最大,i最大，电流方向不改变3.书写交变电
5、流瞬吋值表达式的基木思路⑴确定正弦交变屯流的峰值，根据已知图象读岀或曲公式Em=nBSo求岀相应峰值.(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式.如：①线圈从中性面位置开始转动，则i-1图象为正弦函数图象，函数式为i二Imsin3t.②线圈从垂直中性面位置开始转动，则i-t图象为余弦函数图象，函数式为i二Imcos3t・例题分析【例1】如图@)所示,一矩形线圈abed放置在匀强磁场中，并绕过此、cd中点的轴00’以角速度s逆时针匀速转动.若以线圈平而与磁场夹角()二45。时［如图(b)］为计时起点，并规定当电流自a流向b时
6、电流方向为正.则下列四幅图屮正确的是()(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向.三、交变电流“四值”的理解与应用物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值e=Esint7=Znsin3t计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬吋值Em=nBSojlm~R+r讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值E-A适用于正(余)弦式电流(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平均值交变电流图彖中图线与时间轴所夹的
7、面积与时间的比值—Ae_FE!~R+r计算通过电路截面的电荷量【例2]一个电阻为r.边长为L的正方形线圈abed共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场屮绕垂直于磁感线的轴00’以如图所示的角速度宀匀速转动，外电路电阻为R.(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？(3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大?四、几种典型交变电流有效值的计算问题1.计算交流屯有效值应注意的几个问题⑴计算冇效值时要注意根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解.[J2⑵利用两类公式Q=
8、卩Rt和Q=*t可分别求得电流有效值和电压有效值.(3)若图彖部分是正弦(或余弦)交流电，其中的士和扌周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I二Im/忑,U=Um/求解.2•几种典型的交变电流电流名称电流圉象有效值正荻式交变电流UmO•umu.••、TE恢波电漩HrTmttTE弦单向脉动电流umo7X2T/妙形脉动电流umou1hTfm对称性仝变电MEUo•5.u772Tf【例3】两个完全相同的电热器，分别通过如图&和b所示的电流最大值相等的方波交变电流和正眩交变电流，则这两个电热器的电功率Z比Pa:Pb
9、等于多少？课堂练习1.屯阻Rl、R2与交流电源按照图所示甲方式连接，Rl=10Q,R2=20Q.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示•则（）A.通过R1的电流有效值是1.2AB.R1两端的电压有效值是6VC.通过R2的屯流最大值是1.2a/2
