2016届高三物理一轮复习 交变电流

第十一章

交变电流

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第1单元 交变电流的产生和描述基础探究 交变电流的产生及变化规律 【想一想】

如图所示，线圈绕轴 OO′匀速转动时产生的感应电流有什么特点？线圈在哪个位置时感应电流最大？

提示：电流的大小和方向随时间发生变化.当线圈平面和磁场平

行时，感应电流最大.

【填一填】

1.交变电流的产生(1)交变电流：大小和方向都随时间做 周期性 变化的电流. (2)正弦交变电流的产生：将线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁

感线的轴 匀速转动 ，线圈中就会产生正(余)弦交变电流.(3)中性面 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，两次经过中性面，线圈每经过 中性面次，电流的方向就改变一次.

一

2.交变电流的变化规律 n 匝面积为 S 的线圈以角速度 ω 转动， 从某次经过中性面开始计时， 则 e=

nBSωsin ωt

,用 Em 表示峰值，则 Em= nBSω

, 电

e nBSω 流 i=R= R sinωt =

Imsin ωt

.

描述交变电流的物理量【想一想】 甲、乙两图分别表示交变电流的电压、电流随时间的变化规律. (1)图象中 T 和 Um、Im 分别表示什么意义？ (2)若将阻值为 R 的电阻接入电路中，t 时间内产生的热量能否写成 U2 m 2 t 或 I mRt? R

提示：(1)T表示周期

Um和Im分别表示电压和电流的最大值

(2)

不能

【填一填】 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 . (2)频率f:交变电流在1 s内完成 周期性变化 的次数，单位是Hz.

(3)周期和频率的关系1 1 T= f 或 f=T.

2.交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值 (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通过相同的电阻，如果它们在 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= Im Um U= 2 2 Em E= 2

基础自测

1 .下图中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( )

解析：线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，就能产生正弦交流电，

故选C.答案：C

2 .矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为Em.设t=0时线圈平面与磁场平行，当线圈 的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，交流电的电动

势为(

)

A.e=2Emsin 2ωt B.

e=4Emsin 2ωt

C.e=Emsin 2ωtD.e=4Emcos 2ωt 解析：Em=nBSω所以当n和ω都增大一倍时，电动势的最大值增

大到原来的4倍，再考虑到相位与ω的关系，所以选项D正确.答案：D

3. 已知某电阻元件在正常工作时， 通过它的电流按如图所示的规律 变化.今与这个电阻元件串联一个多用电表 (已调至交流电流挡),则多 用电表的读数为( A.4 2 A C.5 A ) B. 4 A D.5 2 A2

8 2 T 2 T 解析：多用电表的读数为有效值，由 I RT=( ) R +(3 2) R , 2 2 2 得 I=5 A,C 项正确.

答案：C

4 .在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速

运动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则(

)

A.t=0.005 s时线框的磁通量变化率为零

B.t=0.01 s时线框平面与中性面重合C.线框产生的交变电动势有效值为311 V D.线框产生的交变电动势频率为100 Hz

解析：由题图乙可知该正弦交变电动势的电压最大值为 311 V,周 期等于 0.02 s,因此，根据正弦交变电动势的最大值与有效值之间的关 Um 1 系式 U= 得知选项 C 错误；又 f=T,则频率 f=50 Hz,选项 D 错误； 2 ΔΦ 当 t=0.005 s 时，e=n =311 V,取得最大值，穿过线圈的磁通量变化 Δt 率最大，选项 A 错误；当 t=0.01 s 时，交变电压及电流方向发生改变， 电压值最小等于零，线框平面与中性面重合，选项 B 正确.

答案：B

正弦交变电流的产生及变化规律 【互动探究】 1 .闭合线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流的变化规律和线 圈形状、转轴有关吗？ 2 .交变电流方向发生改变时，线圈中的磁通量及磁通量的变化 率有什么特点？

【核心突破】 1.正弦式交变电流的产生与描述