交變電流的產(chǎn)生和描述(共15頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上考點內(nèi)容要求考綱解讀交變電流、交變電流的圖象1交變電流的產(chǎn)生及其各物理量的變化規(guī)律，應(yīng)用交流電的圖象解決問題2利用有效值的定義，對交變電流的有效值進行計算3理想變壓器原、副線圈中電流、電壓、功率之間的關(guān)系應(yīng)用，變壓器動態(tài)變化的分析方法4遠距離輸電的原理和相關(guān)計算5傳感器的簡單使用，能夠解決與科技、社會緊密結(jié)合的問題.正弦交變電流的函數(shù)表達式、峰值和有效值理想變壓器遠距離輸電實驗：傳感器的簡單使用第1課時交變電流的產(chǎn)生和描述導(dǎo)學(xué)目標 1.能掌握交變電流的產(chǎn)生和描述，會寫出交變電流的瞬時值表達式.2.能認識交變電流的圖象和進行有效值、最大值的計算一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)

2、律基礎(chǔ)導(dǎo)引關(guān)于線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交流電，以下說法中正確的是 ()A線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，感應(yīng)電動勢方向不變B線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向就改變一次C線圈在中性面位置時，磁通量最大，磁通量的變化率為零D線圈在與中性面垂直的位置時，磁通量為零，感應(yīng)電動勢最大知識梳理1交變電流大小和方向都隨時間做_變化的電流如圖1(a)、(b)、(c)、(d)所示都屬于交變電流其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流，簡稱正弦式電流，如圖(a)所示圖12正弦交流電的產(chǎn)生和變化規(guī)律(1)產(chǎn)生：在勻強磁場里，線圈繞_方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(2)中性面：定義：與磁場方向_的平面特點：a.

3、線圈位于中性面時，穿過線圈的磁通量_，磁通量的變化率為_，感應(yīng)電動勢為_b.線圈轉(zhuǎn)動一周，_經(jīng)過中性面線圈每經(jīng)過_一次，電流的方向就改變一次(3)圖象：用以描述交流電隨時間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開始計時，其圖象為_曲線如圖1(a)所示：由正弦交流電的圖象可以得出哪些物理量？二、描述交變電流的物理量基礎(chǔ)導(dǎo)引我們?nèi)粘Ｉ钣秒姷慕蛔冸妷菏莈220sin 100t V，它是由矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的，則下列說法正確的是_交流電的頻率是50 Hz交流電壓的有效值是220 V當t0時，線圈平面恰好與中性面平行當t s時，e有最大值220 V電流每秒方向改變50次知識梳理1周期和頻率(1

4、)周期T：交變電流完成_變化(線圈轉(zhuǎn)一周)所需的時間，單位是秒(s)公式：T.(2)頻率f：交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的_，單位是赫茲(Hz)(3)周期和頻率的關(guān)系：T_或f_.2交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值(1)瞬時值：交變電流某一_的值，是時間的函數(shù)(2)峰值：交變電流的電流或電壓所能達到的_(3)有效值：讓交流與恒定電流分別通過_的電阻，如果它們在交流的一個周期內(nèi)產(chǎn)生的_相等，則這個恒定電流I、恒定電壓U就是這個交流的_(4)正弦式交變電流的有效值與峰值之間的關(guān)系I_，U_，E_.(5)平均值：是交變電流圖象中波形與橫軸所圍面積跟時間的比值.考點一正弦交流電的變化規(guī)律考點

5、解讀1正弦式電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時) 規(guī)律物理量函數(shù)圖象磁通量mcos tBScos t電動勢eEmsin tnBSsin t電壓uUmsin tsin t電流iImsin tsin t2兩個特殊位置的特點(1)線圈平面與中性面重合時，SB，最大，0，e0，i0，電流方向?qū)l(fā)生改變(2)線圈平面與中性面垂直時，SB，0，最大，e最大，i最大，電流方向不改變3書寫交變電流瞬時值表達式的基本思路(1)確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象讀出或由公式EmnBS求出相應(yīng)峰值(2)明確線圈的初始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式如：線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動，則it圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i

6、Imsin t.線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動，則it圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為iImcos t.特別提醒1.只要線圈平面在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，就產(chǎn)生正弦式交流電，其變化規(guī)律與線圈的形狀、轉(zhuǎn)動軸處于線圈平面內(nèi)的位置無關(guān)2t圖象與對應(yīng)的et圖象是互余的典例剖析例1如圖2甲所示，矩形線圈abcd在勻強磁場中逆時針勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生的交流電如圖乙所示，設(shè)沿abcda方向為電流正方向，則 ()圖2A乙圖中Oa時間段對應(yīng)甲圖中A至B圖的過程B乙圖中c時刻對應(yīng)甲圖中的C圖C若乙圖中d等于0.02 s，則1 s內(nèi)電流的方向改變50次D若乙圖中b等于0.02 s，則交流電的頻率為50 Hz

7、圖3例2實驗室里的交流發(fā)電機可簡化為如圖3所示的模型，正方形線圈在水平勻強磁場中，繞垂直于磁感線的OO軸勻速轉(zhuǎn)動今在發(fā)電機的輸出端接一個電阻R和理想電壓表，并讓線圈每秒轉(zhuǎn)25圈，讀出電壓表的示數(shù)為10 V已知R10 ，線圈電阻忽略不計，下列說法正確的是 ()A線圈平面與磁場平行時，線圈中的瞬時電流為零B從線圈平面與磁場平行開始計時，線圈中感應(yīng)電流瞬時值表達式為isin 50t AC流過電阻R的電流每秒鐘方向改變25次D電阻R上的熱功率等于10 W跟蹤訓(xùn)練1矩形線框在勻強磁場內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動過程中，線框 輸出的交流電壓隨時間變化的圖象如圖4所示，下列說法中正確的是 ()A交流電壓的有效值為36 V圖4

8、B交流電壓的最大值為36 V，頻率為0.25 HzC2 s末線框平面垂直于磁場，通過線框的磁通量最大D1 s末線框平面垂直于磁場，通過線框的磁通量變化最快考點二交變電流“四值”的比較與理解考點解讀交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說明瞬時值交變電流某一時刻的值eEmsin tiImsin t計算線圈某時刻的受力情況峰值最大的瞬時值EmnBSIm討論電容器的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值EUI適用于正(余)弦式電流(1)計算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、電熱等)(2)電氣設(shè)備“銘牌”上所標的一般是有效值(3)保險絲的熔斷電流

9、為有效值平均值交變電流圖象中圖線與時間軸所夾的面積與時間的比值Bln計算通過電路截面的電荷量典例剖析例3一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2115，原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓u如圖5所示副線圈僅接入一個10 的電阻則 ()圖5A流過電阻的電流是20 AB與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100 VC經(jīng)過1分鐘電阻發(fā)出的熱量是6×103 JD變壓器的輸入功率是1×103 W例4如圖6所示，圖6線圈abcd的面積是0.05 m2，共100匝，線圈電阻為1 ，外接電阻R9 ，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B T，當線圈以300 r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時問：(1)若從線圈處于中性面開始計時

10、，寫出線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值 表達式；(2)線圈轉(zhuǎn)過 s時電動勢的瞬時值多大？(3)電路中，電壓表和電流表的示數(shù)各是多少？(4)從中性面開始計時，經(jīng) s通過電阻R的電荷量是多少？思維突破有效值是交流電中最重要的物理量，必須會求，特別是正弦交流電的有效值，應(yīng)記住公式求交變電流有效值的方法有：(1)利用I，U，E計算，只適用于正(余)弦式交流電(2)利用有效值的定義計算(非正弦式交流電)在計算有效值時“相同時間”至少取一個周期或周期的整數(shù)倍(3)利用能量關(guān)系求解當有電能和其他形式的能轉(zhuǎn)化時，可利用能量守恒定律來求有效值跟蹤訓(xùn)練2一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖7所示由圖可知 ()圖7A該交

11、流電的電壓瞬時值的表達式為u100sin (25t) VB該交流電的頻率為25 HzC該交流電的電壓的有效值為100 VD若將該交流電壓加在阻值為R100 的電阻兩端，則電阻消耗的功率是50 W14.對交變電流圖象的意義認識不清例5如圖8甲所示，一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中，并繞過ab、cd中點的軸OO以角速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動若以線圈平面與磁場夾角45°時(如圖乙)為計時起點，并規(guī)定當電流自a流向b時，電流方向為正則下列四幅圖中正確的是 ()圖8誤區(qū)警示不能將交變電流的產(chǎn)生原理與圖象正確結(jié)合，或判斷初始時刻的電流方向錯誤而錯選C.正確解析從乙圖可看出初始時刻線圈平面與中性面的夾角

12、為，又由楞次定律可判斷，初始時刻電流方向為從b到a(與正方向相反)，故瞬時電流的表達式為i=-imcos (+t)，圖象D符合題意答案D正本清源對于交變電流的圖象問題，關(guān)鍵在于把線圈在勻強磁場中的具體位置與圖象上的時刻對應(yīng)好，也就是把交變電流的變化規(guī)律與線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的具體情景對應(yīng)好！圖9跟蹤訓(xùn)練3如圖9所示，在垂直紙面向里的有界勻強磁場中放置矩形線圈abcd.線圈cd邊沿豎直方向且與磁場的右邊界重合線圈平面與磁場方向垂直從t0時刻起，線圈以恒定角速度繞cd邊沿圖示方向轉(zhuǎn)動，規(guī)定線圈中電流沿abcda方向為正方向，則從t0到tT時間內(nèi)，線圈中的電流i隨時間t的變化關(guān)系圖象為下圖中的()15忽

13、視交變電流“四值”的區(qū)別，造成運用時的錯誤例6一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖10甲所示已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0 ，現(xiàn)外接一只電阻為95.0 的燈泡，如圖乙所示，則 ()圖10A電壓表的示數(shù)為220 VB電路中的電流方向每秒鐘改變50次C燈泡實際消耗的功率為484 WD發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J誤區(qū)警示錯解1：不能正確區(qū)分電源電動勢和路端電壓，易錯選A.錯解2：認為在一個周期內(nèi)電流的方向改變1次，則會錯選B.正確解析電壓表示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值，由圖象知電動勢的最大值Em220 V，有效值E220 V，燈泡兩端電壓U209 V，A錯；由圖象知T0

14、.02 s，一個周期內(nèi)電流方向改變兩次，可知1 s內(nèi)電流方向改變100次，B錯；燈泡消耗的實際功率P W459.8 W，C錯；電流的有效值I2.2 A，發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為QI2rt2.22×5.0×1 J24.2 J，D對答案D正本清源在解答有關(guān)交變電流問題時，除要注意電路結(jié)構(gòu)外，還要區(qū)分交變電流的最大值、瞬時值、有效值和平均值，最大值是瞬時值中的最大量值，有效值是以電流的熱效應(yīng)來等效定義的，與電磁感應(yīng)問題一樣，求解與電能、電熱相關(guān)問題時，一定要使用有效值，而求解通過導(dǎo)體截面的電荷量時一定要用平均值.跟蹤訓(xùn)練4某交流發(fā)電機中，矩形金屬線圈在勻強磁場中 勻速轉(zhuǎn)

15、動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與圖11時間的關(guān)系如圖11所示如果此線圈和一個R100 的電阻構(gòu)成閉合電路，不計電路的其他電阻，下列敘述正確的是 ()A交變電流的周期為0.02 sB交變電流的最大值為1 AC交變電流的有效值為1 AD電阻R兩端的最大電壓為141 VA組交變電流的產(chǎn)生與圖象圖121如圖12所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生正弦交流電的圖象，當調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個正弦交流電的說法正確的是 ()A在圖中t0時刻穿過線圈的磁通量均為零B線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32C交流電a的瞬時值表達式為u10sin 5t (V)D交流電b的最大值為5 V

16、2如圖13所示，N50匝的矩形線圈abcd，ab邊長l120 cm，ad邊長l225 cm，放在磁感應(yīng)強度B0.4 T的勻強磁場中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO軸以n3 000 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，線圈電阻r1 ，外電路電阻R9 ，t0時，線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里圖13(1)在圖中標出t0時感應(yīng)電流的方向(2)寫出線圈感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式(3)線圈轉(zhuǎn)一圈外力做功多大？(4)從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中流過電阻R的電荷量是多大？B組交變電流的“四值”3在如圖14甲所示的電路中，電阻R的阻值為50 ，在ab間加上圖乙所示的正弦交流電

17、，則下面說法中正確的是 ()圖14A交流電壓的有效值為100 VB電流表示數(shù)為2 AC產(chǎn)生該交流電的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的角速度為3.14 rad/sD在1分鐘內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為1.2×104 J圖154如圖15所示，交流發(fā)電機線圈的面積為0.05 m2，共100匝該線圈在磁感應(yīng)強度為 T的勻強磁場中，以10 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，電阻R1和R2的阻值均為50 ，線圈的內(nèi)阻忽略不計，若從圖示位置開始計時，則 ()A線圈中的電動勢為e50sin 10t VB電流表的示數(shù)為 AC電壓表的示數(shù)為50 VDR1上消耗的電功率為50 W課時規(guī)范訓(xùn)練(限時：45分鐘)一、選擇題1下面關(guān)于交

18、變電流的說法中正確的是 ()A交流電器設(shè)備上所標的電壓和電流值是交流的最大值B用交變電流表和交變電壓表測定的讀數(shù)值是交流的瞬時值C給定的交流數(shù)值，在沒有特別說明的情況下都是指有效值D對同一電阻且時間相同，則跟交流有相同的熱效應(yīng)的直流的數(shù)值是交流的有效值2. 某線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖1所示，由圖中信息可以判斷 ()圖1A在A和C時刻線圈處于中性面位置B在B和D時刻穿過線圈的磁通量為零C從AD線圈轉(zhuǎn)過的角度為2D若從OD歷時0.02 s，則在1 s內(nèi)交變電流的方向改變100次3如圖所示，面積均為S的單匝線圈繞其對稱軸或中心軸在勻強磁場B中以角速度勻速轉(zhuǎn)動

19、，能產(chǎn)生正弦交變電動勢eBSsin t的圖是 ()圖24(2011·四川理綜·20)如圖2所示，在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場方向，線圈電阻為2 .從線圈平 面與磁場方向平行時開始計時，線圈轉(zhuǎn)過60°時的感應(yīng)電流為1 A那么 ()A線圈消耗的電功率為4 WB線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 AC任意時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為e4cos tD任意時刻穿過線圈的磁通量為sin t5如圖3所示，矩形線圈abcd在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動，當線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場方向平行時 ()圖3A線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電

20、流等于繞P2轉(zhuǎn)動時的電流B線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電動勢小于繞P2轉(zhuǎn)動時的電動勢C線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動時電流的方向相同，都是abcdD線圈繞P1轉(zhuǎn)動時dc邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動時dc邊受到的安培力6圖4中甲、乙分別表示兩種電壓的波形，其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化下列說法正確的是 ()甲乙圖4A圖甲表示交流電，圖乙表示直流電B兩種電壓的有效值相等C圖甲所示電壓的瞬時值表達式為u311sin 100t VD圖甲所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為101的變壓器變壓后，頻率變?yōu)樵瓉淼膱D57小型交流發(fā)電機中，矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖5所示此線圈與一個R10 的電阻構(gòu)

21、成閉合電路，不計電路的其他電阻下列說法正確的是 ()A交變電流的周期為0.125 sB交變電流的頻率為8 Hz C交變電流的有效值為 AD交變電流的最大值為4 A8一矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖象如圖6甲所示，則下列說法中正確的是 ()圖6At0時刻線圈平面與中性面垂直Bt0.01 s時刻，的變化率最大Ct0.02 s時刻，感應(yīng)電動勢達到最大D該線圈相應(yīng)的感應(yīng)電動勢圖象如圖乙所示9如圖7所示的正方形線框abcd邊長為L，每邊電阻均為r，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞cd軸以角速度轉(zhuǎn)動，c、d兩點與外電路相連，外電路電阻也為r，則下列說法中正確的是 ()圖7AS斷開時，電壓表讀數(shù)為BL2BS斷開時，電壓表讀數(shù)為BL2CS閉合時，電流表讀數(shù)為BL2DS閉合時，線框從圖示位置轉(zhuǎn)過過程中流過電流表的電荷量為10如圖8所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞OO軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R，當線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60°的過程中，下列判斷正確的是 ()圖8A電壓表的讀數(shù)為B通過