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《浙江专用2021高考物理二轮复习选修3_2第3讲交变电流的产生和描述课件202103252155.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第3讲 交变电流的产生和描述【知识梳理自查】一、交变电流、交变电流的图象1.交变电流:电流的_____和_____都随时间做周期性的变化,这种电流叫交变电流,简称交流电。如图为几种交变电流的电流随时间变化的图象。必备知识·自主排查大小方向2.正弦交流电的产生和图象:(1)产生:如图所示,在匀强磁场中,线圈绕___________方向的轴_____转动时,可产生正弦式交变电流。其图象为正弦曲线,如图所示。垂直于磁场匀速(2)中性面及其特点。①定义:与磁场方向垂直的平面。②特点:a.线圈位于中性面时,穿过
2、线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,感应电动势为零。b.线圈转动一周,两次经过_______,线圈每经过中性面一次,电流方向就改变___次。(3)图象:用以描述交流电随时间变化的规律。中性面一【情境转换】从图中位置开始闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动,不能产生正弦式交变电流的是?提示:A和B、D闭合线圈绕垂直磁感线的轴从中性面开始匀速转动,能产生正弦式交流电。C项的轴与磁感线平行,不产生交流电。二、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性变化(线圈转
3、动一周)所需要的时间,单位是秒(s)。公式T=_____。(2)频率f:交变电流在_____________________的次数,单位是_____(Hz)。(3)周期和频率的关系:T=____或f=____。一秒内完成周期性变化赫兹2.正弦交变电流的四值:(1)瞬时值:交变电流某一_____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_______。(3)有效值①定义:让交流电和直流电通过相同阻值的电阻,如果它们在相同的时间内产生的_____相等,就把这一直流电的数值叫作这一交流电
4、的_______。②有效值和峰值的关系:E=,U=,I=。(4)平均值:交变电流图象中波形与横轴_________跟时间的比值。时刻最大值热量有效值所围面积【情境转换】在交流发电机的示意图中,设匀强磁场磁感应强度为B,正方形线圈边长为L,匝数为n,以O1O2为起点、角速度ω匀速转动,经过时间t转至实线位置,试推导此时线圈中感应电动势的表达式?提示:θ为AB转过的角度,因为v=ωr=ωL,θ=ωt,可得e1=nBL2ω·sinωt;同理CD边产生的感应电动势e2=nBL2ω·sinωt,则线圈中感应电动
5、势e=nBL2ω·sinωt。【小题速诊速纠】1.判一判(1)交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化。()(2)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动经过中性面时,线圈中的感应电动势为零,电流的方向发生改变。()(3)在一个周期内,正弦交流电的方向改变两次。()(4)最大值和有效值之间的倍关系只适用于正弦(余弦)交流电。()(5)交流电压表及交流电流表的读数均为峰值。()(6)可以用平均值计算交变电流产生的热量。()提示:(1)×(2)√(3)√(4)√(5)×(6)×2.练一练(1
6、)如图所示,一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,转动轴与磁场方向垂直,产生交变电动势瞬时值的表达式为e=220sin50πt。下列说法正确的是()A.线圈平面与磁场垂直时,产生的感应电动势最大B.线圈平面与磁场平行时,磁通量变化最快C.线圈产生交变电动势的有效值为220VD.线圈产生交变电动势的周期为0.02s【解析】选B。线圈平面与磁场垂直时,磁通量最大,磁通量的变化率为零,产生的感应电动势为零,选项A错误;线圈平面与磁场平行时,磁通量为零,此时磁通量变化最快,选项B正确;线圈产生交变电动势的最大值为
7、220V,选项C错误;线圈产生交变电动势的周期为T==0.04s,选项D错误。故选B。(2)匀强磁场中有一长方形闭合导线框,分别以相同的角速度绕图a、b、c、d所示的固定转轴旋转,用Ia、Ib、Ic、Id表示四种情况下线框中电流的有效值,则()A.Ia>IcB.Ia>IbC.Ib>IdD.Ia=Id【解析】选D。线圈绕垂直匀强磁场的轴匀速转动,产生的电动势与转轴位置无关,则四种情况下线框中电流的有效值相等,即Ia=Ib=Ic=Id,故D正确。考点1正弦交变电流的变化规律(c)【要点融会贯通】1.变化规
8、律(从线圈在中性面位置开始计时):关键能力·层级突破2.两个特殊位置的特点:(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。【典例考题研析】【典例1】(多选)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
