專題十交變電流 第1講交變電流的產(chǎn)生和描述 一 交變電流 大小 方向 1 定義 和 都隨時(shí)間周期性變化的電流 簡(jiǎn)稱交變電流 2 圖象 如圖10 1 1甲 乙 丙 丁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 如圖甲所示 甲 乙 丙 丁 圖10 1 1 二 正弦式交變電流 正 余 弦規(guī)律 磁場(chǎng) 勻速 1 定義 按 變化的交變電流 2 產(chǎn)生 閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于 方向的軸 從中性面開(kāi)始 轉(zhuǎn)動(dòng) 線圈中產(chǎn)生的電流 3 兩個(gè)重要位置 垂直 最大 零 零 兩次 1 中性面 與磁場(chǎng)方向 的平面 線圈平面位于中性面時(shí) 穿過(guò)線圈平面的磁通量 而磁通量的變化率為 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 線圈每經(jīng)過(guò)中性面一次 電流方向就改變 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周 兩次經(jīng)過(guò)中性面 所以電流方向改變 2 與中性面垂直的位置 穿過(guò)線圈平面的磁通量為 磁通量的變化率 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 零 最大 最大 一次 基礎(chǔ)檢測(cè) 1 2016年山東煙臺(tái)模擬 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 如圖10 1 2甲所示 產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化規(guī)律的圖象如圖乙所示 已知發(fā)電機(jī)線 圈內(nèi)阻為1 0 外接一個(gè)電阻為9 0 的燈泡 則 甲 乙 圖10 1 2 A 電壓表的示數(shù)為20V B 電路中的電流方向每秒改變5次C 燈泡實(shí)際消耗的功率為36W D 電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的瞬時(shí)值表達(dá)式為e 20cos5 t V 答案 C 三 表征交變電流的物理量 1 周期和頻率 周期性 秒 單位時(shí)間 赫茲 1 周期 交變電流完成一次 變化所需的時(shí)間 通常用T表示 單位是 2 頻率 交變電流在 內(nèi)完成周期性變化的次數(shù) 通常用f表示 單位是 3 周期和頻率的關(guān)系 2 峰值和有效值 最大值 電流的熱效應(yīng) 1 峰值 指交變電流的電動(dòng)勢(shì) 電壓或電流的 2 有效值 是根據(jù) 來(lái)規(guī)定的 讓交變電流和恒定電流分別通過(guò) 的電阻 使它們?cè)?時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的 相等 就把這一直流電的I U值叫做 這一交變電流的電流 電壓的有效值 相同 相等 熱量 3 正弦式交變電流的有效值和最大值之間的關(guān)系 E I U 基礎(chǔ)檢測(cè) 2 如圖10 1 3所示是某種正弦式交變電壓的波形圖 由圖可確定 圖10 1 3A 最大值是311VB 周期是0 01sC 有效值是311VD 表達(dá)式為U 220sin100 t V 答案 A 考點(diǎn)1 正弦交變電流的產(chǎn)生及圖象 重點(diǎn)歸納1 交流電產(chǎn)生過(guò)程中的兩個(gè)特殊位置 續(xù)表 2 正弦式交變電流的變化規(guī)律 線圈在中性面位置開(kāi)始計(jì) 時(shí) 續(xù)表 考題題組 1 2017年吉林質(zhì)檢 邊長(zhǎng)為a的N匝正方形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線且與線圈在同一平面內(nèi)的對(duì)稱軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)速為n 線圈所圍面積內(nèi)的磁通量 隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖10 1 4所示 圖象中 0已知 則下列說(shuō)法正確 的是 圖10 1 4 A t1時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B t2時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流為零 C 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 0Na2 D 線圈中瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為e 2N 0ncos2 nt答案 D 2 為了研究交流電的產(chǎn)生過(guò)程 小張同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)構(gòu)思方案 第一次將單匝矩形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 線圈繞轉(zhuǎn)軸OO1按如圖10 1 5甲所示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng) ab向紙外 cd向紙內(nèi) 并從如圖甲所示位置開(kāi)始計(jì)時(shí) 此時(shí)產(chǎn)生的交變電流如圖乙所示 第二次他僅將轉(zhuǎn)軸移至ab邊上 第三次他僅將轉(zhuǎn)軸右側(cè)的磁場(chǎng) 去掉 關(guān)于后兩次的電流圖象 下列說(shuō)法正確的是 甲 乙 圖10 1 5 b d B 第二次是圖 c D 第三次是圖 d a c A 第二次是圖 a C 第三次是圖 b 答案 D 考點(diǎn)2正弦交變電流的四值問(wèn)題 重點(diǎn)歸納 正弦式交變電流四值的計(jì)算及應(yīng)用 續(xù)表 續(xù)表 考題題組 3 多選 2017年河南鄭州一模 邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以角速度 勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 產(chǎn)生的感應(yīng)電流的最大值為Im 設(shè)燈泡的電阻為R 其他電阻不計(jì) 從如圖10 1 6所示 位置開(kāi)始計(jì)時(shí) 則 圖10 1 6 答案 AD 方法 等效替代法 例1 如圖10 1 7所示為一交變電流的電壓隨時(shí)間變化的圖象 正半軸是正弦曲線的一個(gè)部分 則此交變電流的電壓的 有效值是 圖10 1 7 審題突破 選定一個(gè)周期 在一個(gè)周期內(nèi)用熱效應(yīng)相同來(lái)求解 答案 C 觸類旁通 1 多選 如圖10 1 8所示 甲 乙為兩種電壓的波形 其中圖甲所示的電壓按正弦規(guī)律變化 圖乙所示的電壓波形是正 弦函數(shù)圖象的一部分 下列說(shuō)法正確的是 圖10 1 8 A 圖甲 圖乙均表示交變電流B 圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u 20sin100 t V C 圖乙所示電壓的有效值為20VD 圖乙所示電壓的有效值為10V 易錯(cuò)點(diǎn)四值問(wèn)題的計(jì)算例2 多選 如圖10 1 9所示 圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波式的交變電流與時(shí)間的變化關(guān)系 若使這兩種電 流分別通過(guò)兩個(gè)完全相同的電阻 經(jīng)過(guò)1min的時(shí)間 則 甲 乙圖10 1 9 觸類旁通 2 2017年蕪湖模擬 某正弦交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)波形如圖10 1 10所示 已知該發(fā)電機(jī)線圈匝數(shù)n 100匝 線圈面積為S 0 1m2 線圈內(nèi)阻為r 1 用一理想交流電壓表 接在發(fā)電機(jī)的兩個(gè)輸出端 由此可知 圖10 1 10