第1課時(shí) 交變電流的產(chǎn)生和描述,【導(dǎo)學(xué)目標(biāo)】 1.能掌握交變電流的產(chǎn)生和描述，會(huì)寫出交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式.2.能認(rèn)識(shí)交變電流的圖象和進(jìn)行有效值、最大值的計(jì)算,一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律 基礎(chǔ)導(dǎo)引 關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)勢(shì)方向不變 B線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向就改變一次,C線圈在中性面位置時(shí)，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(shí)，磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 【答案】CD,知識(shí)梳理 1交變電流 強(qiáng)弱和方向都隨時(shí)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(jiǎn)稱正弦式電流，如圖1(a)所示 圖1,周期性,2正弦式交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律 (1)產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，線圈繞_方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng) (2)中性面 定義：與磁場(chǎng)方向_的平面 特點(diǎn) a線圈位于中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量_，磁通量的變化率為_，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為_,垂直于磁場(chǎng),垂直,最大,零,零,b線圈轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開始計(jì)時(shí)，其圖象為_曲線如圖1(a)所示 【答案】周期T、頻率f、峰值等,兩次,中性面,正弦,一次周期性,次數(shù),2交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值和平均值 (1)瞬時(shí)值：交變電流某一_的值，是時(shí)間的函數(shù) (2)峰值：交變電流的電流或電壓所能達(dá)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?cè)诮涣鞯囊粋€(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的_相等，則這個(gè)恒定電流I、恒定電壓U就是這個(gè)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(shí)間的比值,時(shí)刻,最大值,相同,熱量,有效值,【考點(diǎn)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(jì)時(shí)),考點(diǎn)一 正弦式交變電流的變化規(guī)律,(2)明確線圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式 如：線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則It圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為IImsin t. 線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，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(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)軸處于線圈平面內(nèi)的位置無關(guān) 2t圖象與對(duì)應(yīng)的et圖象是互余的,A乙圖中Oa時(shí)間段對(duì)應(yīng)甲圖中A至B圖的過程 B乙圖中c時(shí)刻對(duì)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,例2 實(shí)驗(yàn)室里的交流發(fā)電機(jī)可簡(jiǎn)化為如圖3所示的模型，正方形線圈在水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁感線的OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)今在發(fā)電機(jī)的輸出端接一個(gè)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(jì)，下列說法正確的是( ),【答案】C,【考點(diǎn)解讀】 交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值和平均值的比較,考點(diǎn)二 交變電流“四值”的比較與理解,例4 如圖6所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形的單匝線圈abcd，其電阻為r，外電路的電阻為R，ab的中點(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線OO恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界線上，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.若線圈從圖示位置開始以角速度為繞軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則以下判斷正確的是( ),命題意圖 本題考查了交流電，意在考查考生對(duì)交流電的產(chǎn)生以及交流電四值的理解及掌握情況 答案 BD,【答案】BD,例5 如圖8甲所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞過ab、cd中點(diǎn)的軸OO以角速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角45時(shí)(如圖8乙)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)，電流方向?yàn)檎齽t下列四幅圖中正確的是( ) 圖8,16.對(duì)交變電流圖象的意義認(rèn)識(shí)不清,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(shí)刻的電流方向錯(cuò)誤而錯(cuò)選C. 答案 D,方法提煉 對(duì)于交變電流的圖象問題，關(guān)鍵在于把線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的具體位置與圖象上的時(shí)刻對(duì)應(yīng)好，也就是把交變電流的變化規(guī)律與線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的具體情景對(duì)應(yīng)好！,【答案】B,例6 一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖10甲所示已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0 ，現(xiàn)外接一只電阻為95.0 的燈泡，如圖10乙所示，則( ) 圖10,17.忽視交變電流“四值”的區(qū)別，造成運(yùn)用時(shí)的錯(cuò)誤,誤區(qū)警示 錯(cuò)解1：不能正確區(qū)分電源電動(dòng)勢(shì)和路端電壓，易錯(cuò)選A. 錯(cuò)解2：認(rèn)為在一個(gè)周期內(nèi)電流的方向改變1次，則會(huì)錯(cuò)選B.,方法提煉 在解答有關(guān)交變電流問題時(shí)，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(shí)值、有效值和平均值，最大值是瞬時(shí)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(shí)，一定要使用有效值，而求解通過導(dǎo)體截面的電荷量時(shí)一定要用平均值.,跟蹤訓(xùn)練4 某交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系如圖11所示如果此線圈和一個(gè)R100 的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)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 s B交變電流的最大值為1 A C交變電流的有效值為1 A D電阻R兩端的最大電壓為141 V,【答案】B,