交变电流的产生和描述教案

第十章交变电流传感器

第1讲交变电流的产生和描述

一、交变电流

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(如图所示)：将线圈置于

(1)匀强磁场中；

(2)绕垂直于磁场方向的轴；

(3)匀速转动．

3．中性面

(1)定义：与磁场方向垂直的平面．

(2)特点

①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．

②线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次；

线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次．

二、交变电流的图象及正弦交变电流的函数表达式

1．交变电流的图象

(1)图象：如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电，如图(a)所示．

(2)正弦交变电流的图象(如图所示)

2．正弦交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)：

(1)电动势e随时间变化的规律：e＝E m sin_ωt.

(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝U m sin_ωt.

(3)电流i随时间变化的规律：i＝I m sin_ωt.

其中ω等于线圈转动的角速度，E m＝nBSω.

三、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(线圈转一周)所需的时

间，单位是秒(s)．公式表达式为T＝2πω.

(2)频率f：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)．

(3)周期和频率的关系：T＝1

f或f＝

1

T.

2．交变电流的瞬时值、峰值、有效值

(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，也叫最大值．

(3)有效值： ①根据电流的热效应来定义． ②用直流电压、电流表征交流电压、电流．

③正弦交流电的有效值????? I ＝I m 2U ＝U m 2E ＝E m 2.

1.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转

动，线圈中的感应电动势e 随时间t 的变化图象如图所示，下列说法

中正确的是( )

A ．t 1时刻通过线圈的磁通量为零

B ．t 2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大

C ．t 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对

值最大

D ．每当e 转换方向时，通过线圈的磁通

量的绝对值都为最大

答案： D

2．如图甲所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中逆时针匀速转动时，

线圈中产生的交流电如图乙所示，设沿abcda 方向为电流正方向，则

( )

A．乙图中Oa时间段对应甲图中A至B图的过程

B．乙图中c时刻对应甲图中的C图

C．若乙图中d等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变了50次

D．若乙图中b等于0.02 s，则交流电的频率为50 Hz

解析：由交变电流的产生原理可知，甲图中的A、C两图中线圈所在的平面为中性面，线圈在中性面时电流为零，再经过1/4个周

期电流达到最大值，再由楞次定律判断出电流的方向，因此图甲中A 至B图的过程电流为正且从零逐渐增大到最大值，A对；甲图中的C 图对应的电流为零，B错；每经过中性面一次线圈中的电流方向将要改变一次，所以一个周期以内电流方向要改变两次，所以在乙图中对应Od段等于交变电流的一个周期，若已知d等于0.02 s，则频率为

50 Hz,1 s内电流的方向将改变100次，C错；而D选项频率应该是25 Hz.

答案： A

3.(2013·唐山摸底)一理想变压器原、副线圈的

匝数比n1∶n2＝2∶1，原线圈两端接一正弦式交

变电流，其电压μ随时间t变化的规律如图所示，

则副线圈两端电压的有效值和频率分别为()

A．110 V；0.5 Hz B．110 V；50 Hz

C．220 V；50 Hz D．220 V；0.5 Hz

解析：本题考查变压器和交变电流四值．根

据题图可知原线圈两端所接正弦式交变电流的周期为2×10－2s，频

率为50 Hz ，有效值为U 1＝3112

V ＝220 V ，则原副线圈的电压比有U 1U 2＝n 1n 2

，得副线圈两端电压的有效值为U 2＝110 V ，由变压器的原理可知原副线圈的交变电流的频率相同，所以可判定只有B 对．

答案： B

4．一个单匝矩形线框的面积为S ，在磁感应强度为B 的匀强磁

场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n 转/秒，则

( )

A ．线框交变电动势的最大值为n π

B S

B ．线框交变电动势的有效值为2n πB S

C ．从开始转动经过14

周期，线框中的平均感应电动势为2nB S D ．感应电动势瞬时值为e ＝2n πBS sin 2n πt

解析： 线框交变电动势的最大值为E m ＝BSω＝2n πBS ，产生

的感应电动势瞬时值为e ＝2n πBS sin 2n πt ，A 错，D 对；该线框交变

电动势的有效值为E ＝E m 2

＝2n πBS ，B 对；线框中的平均感应电动势E ＝ΔΦΔt

＝4nBS ，C 错． 答案： BD

5．(2011·天津卷)在匀强磁场中，一矩形金属框绕与磁感线垂直

的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，

则( )

甲 乙

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：由图象知，该交变电流电动势峰值为311 V，交变电动势频率为f＝50 Hz，C、D错；t＝0.005 s时，e＝311 V，磁通量变化最快，t＝0.01 s时，e＝0，磁通量最大，线圈处于中性面位置，A错，B对．

答案： B

交变电流的产生及变化规律

(2012·安徽理综)图1是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图2是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示．已知ab长度为

L 1，bc 长度为L 2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．(只考虑单匝线

圈)

(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t 时刻整个线圈

中的感应电动势e 1的表达式；

(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图3所

示，试写出t 时刻整个线圈中的感应电动势e 2的表达式；

(3)若线圈电阻为r ，求线圈每转动一周电阻R 上产生的焦耳

热．(其它电阻均不计)

解析： (1)矩形线圈abcd 在磁场中转动时，ab 、cd 切割磁感线，

且转动的半径为r ＝L 22

， 转动时ab 、cd 的线速度v ＝ωr ＝ωL 22

，且与磁场方向的夹角为ωt ，

所以，整个线圈中的感应电动势e 1＝

2BL 1v sin ωt ＝BL 1L 2ωsin ωt .

(2)当t ＝0时，线圈平面与中性面的夹角为φ0，则某时刻t 时，

线圈平面与中性面的夹角为(ωt ＋φ0)

故此时感应电动势的瞬时值

e 2＝2BL 1v sin (ωt ＋φ0)＝BL 1L 2ωsin(ωt ＋φ0)．

(3)线圈匀速转动时感应电动势的最大值E m ＝BL 1L 2ω，

故有效值E ＝E m 2＝BL 1L 2ω2

回路中电流的有效值I ＝E R ＋r ＝BωL 1L 22(R ＋r )

根据焦耳定律知转动一周电阻R 上的焦耳热为( )

Q ＝I 2RT ＝?????

???BωL 1L 22(R ＋r )2·R ·2πω＝πωRB 2L 21L 22(R ＋r )2. 答案： (1)e 1＝BL 1L 2ωsin ωt . (2)e 2＝BL 1L 2ωsin(ωt ＋φ0)

(3) πωRB 2L 21L 22(R ＋r )

2 交变电流瞬时值表达式的书

写技巧

(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式E m ＝

nBSω求出相应峰值．

(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．

如：①线圈从中性面位置开始转动，则i －t 图象为正弦函数图象，

函数式为i ＝I m sin ωt .

②线圈从垂直中性面位置开始转动，则i －t 图象为余弦函数图

象，函数式为i ＝I m cos ωt .

1－1：某

交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列

说法中正确的是( )

A ．交变电流的频率为0.02 Hz

B ．交变电流的瞬时值表达式为i ＝5cos 50πt A

C ．在t ＝0.01 s 时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大

D ．若发电机线圈电阻为0.4 Ω，则其产生的热功率为5 W

解析： 由图象可知交变电流的周期为0.02 s ，频率为50 Hz ，A

错误；因ω＝2πT ＝100π，则瞬时值表达式i ＝5cos 100πt A ，B 错；当

t ＝0.01 s 时，感应电流最大，则穿过线圈的磁通量为零，C 错；电流

的有效值I ＝I m 2＝52

2 A ，P ＝I 2R ＝(522)2×0.4 W ＝5 W ，所以D 对． 答案： D

交变电流“四值”的理解及应用

如图甲所示，将阻值为R＝5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小．对此，下列说法正确的是()

A．电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u＝2.5sin 200πt(V) B．电阻R消耗的电功率为1.25 W

C．若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，如图丙所示，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1 A

D．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为1 2

解析：图乙所示电流的最大值为I m＝0.5 A，由欧姆定律得U m

＝I m R＝2.5 V．周期为T＝0.01 s，ω＝2π

T＝200π rad/s，所以R两端

电压的表达式为u＝2.5sin 200πt(V)，A正确；该电流的有效值为I

＝I m

2

，电阻R消耗的电功率为P＝I2R，解得P＝0.625 W，B错误；

该交变电流由图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生，当转速

提升一倍时，电动势的最大值E m ＝nBSω为原来的2倍．电路中电

流的有效值也是原来的2倍，为2×0.52 A ≠1 A ．电流表的示数为有效值，C 错误；图乙中的正弦交变电流的有效值为0.52

A ．图丁所示的交变电流虽然方向发生变化，但大小恒为0.5 A ，可知D 正确．

答案： AD

2－1：如图所示，

矩形线圈面积为S ，匝数为N ，线圈电阻为r ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕OO ′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R ，当线圈由图示位置转过60°的过程中，下列判断正确的是( )

A ．电压表的读数为NBSω2

B ．通过电阻R 的电荷量为q ＝NBS 2(R ＋r )

C ．电阻R 所产生的焦耳热为Q ＝N 2B 2S 2ωR π4(R ＋r )2

D ．当线圈由图示位置转过60°时的电流为NBSω2(R ＋r )

解析： 线圈在磁场转动产生了正弦交流电，其电动势的最大值

E m ＝NBSω，电动势的有效值E ＝NBSω2

，电压表的读数等于交流电源的路端电压，且为有效值，则U ＝NBSω2(R ＋r )

×R ，A 错误；求通过

电阻R 的电荷量要用交流电的平均电流，则q ＝I t ＝NΔΦR ＋r

＝N ? ????BS －12BS R ＋r ＝NBS 2(R ＋r )

，故B 正确；电阻R 上产生的热量的计算应该用有效值来计算，则电阻R 产生的热量Q ＝I 2Rt ＝?????

???NBSω2(R ＋r )2R π3ω＝πN 2B 2S 2Rω6(R ＋r )

2，故C 错误；线圈由图示位置转过60°时的电流为瞬时值，则符号瞬时值表达式为i ＝NBSωR ＋r sin ωt ＝NBSωR ＋r sin π3＝3NBSω2(R ＋r )

，故D 错误．

答案： B

交变电流有效值的计算

先后用如图甲、乙所示的电

流通过丙图中的电阻R ，则电流表的示数分别为多少？

解析：根据交流电的有效值的定义得： (52

)2R ×0.02＋0＝I 2A1R ×0.04 所以I A1＝2.5 A

由有效值的定义有：I m2R ·T 2＋(I m 2)2R ·T 2＝I 2A2R ·T ，即52R ·T 2＋(52)2R ·T 2＝I 2A2R ·T ，可得I A2＝2.5 3 A ≈4.33 A. 答案： 2.5 A 4.33 A

(1)利用电流热效应进行有效

值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算．注意“三同”：即“相同电阻”，“相同时间”内产生“相同热量”．计算时“相同时间”一般取一个周期．若图象部分是正弦式交变电流，其中的14T 和12T 部分可直接应用U ＝U m 2、I ＝I m 2关系． (2)利用公式Q ＝U 2

R t 和Q ＝I 2Rt 可分别求得电压有效值和电流有效值．

两个完全相同的电热器a 、b ，

分别通过如图甲和乙所示的电流最大值相等的方波交变电流和正弦交变电流，则这两个电热器的电功率之比P a ∶P b 等于多少？

交变电流的产生和描述(含答案)

第1课时交变电流的产生和描述 导学目标 1.能掌握交变电流的产生和描述，会写出交变电流的瞬时值表达式.2.能认识交变电流的图象和进行有效值、最大值的计算． 一、交变电流的产生和变化规律 [基础导引] 关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，以下说法中正确的是() A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C．线圈在中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化率为零 D．线圈在与中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应电动势最大 [知识梳理] 1．交变电流 大小和方向都随时间做__________变化的电流．如图1(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图(a)所示． 图1

2．正弦交流电的产生和变化规律 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕________________方向的轴匀速转动． (2)中性面：①定义：与磁场方向________的平面． ②特点：a.线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量________，磁通量的变化率为______，感应电动势为______．b.线圈转动一周，________经过中性面．线圈每经过____________一次，电流的方向就改变一次． (3)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为__________曲线．如图1(a)所示． 思考：由正弦交流电的图象可以得出哪些物理量？ 二、描述交变电流的物理量 [基础导引] 我们日常生活用电的交变电压是e ＝2202sin 100πt V ，它是由矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的，则下列说法正确的是________． ①交流电的频率是50 Hz ②交流电压的有效值是220 V ③当t ＝0时，线圈平面恰好与中性面平行 ④当t ＝1 50 s 时，e 有最大值220 2 V ⑤电流每秒方向改变50次 [知识梳理] 1．周期和频率 (1)周期T ：交变电流完成________________变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒 (s)．公式：T ＝2π ω. (2)频率f ：交变电流在1 s 内完成周期性变化的________，单位是赫兹(Hz)． (3)周期和频率的关系：T ＝________或f ＝________. 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________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：让交流与恒定电流分别通过________的电阻，如果它们在交流的一个周期内产生的________相等，则这个恒定电流I 、恒定电压U 就是这个交流的__________． (4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系 I ＝____________，U ＝____________，E ＝____________. (5)平均值：是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值. 考点一 正弦交流电的变化规律 考点解读

2014届高考物理一轮复习交变电流的产生和描述学案

交变电流的产生和描述 1．交变电流：和都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电．交变电流的图象如图所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电，如图（a）所示． 2．正弦交流电的产生：在匀强磁场里，线圈绕磁场方向的轴匀速转动． ⑴中性面：与磁场方向的平面 ⑵中性面与峰值面的比较： 比较项中性面峰值面 位置线圈平面与磁场方向线圈平面与磁场方向 磁通量零 磁通量的变化率0 感应电动势0 电流方向 3．正弦交变电流的函数表达式、描述交变电流的物理量： ⑴周期和频率：交变电流完成一次周期性变化（线圈转一周）所需的时间叫做周期，T= ，单 位是秒（s）；交变电流在1 s内完成周期性变化的次数叫做频率，f= ，单位是赫兹（Hz）． ⑵正弦式交变电流的函数表达式（线圈在中性面位置开始计时）：①电动势e随时间变化的规律e= E m sinωt．②负载两端的电压u随时间变化的规律u = U m sinωt．③电流i随时间变化的规律 i = I m sinωt．其中ω等于线圈转动的角速度，E m = nBSω． 4．交变电流的瞬时值、峰值、有效值：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（电流、电压或电动势）所能达到的最大的值，也叫最大值．③有效值：跟交变电流的等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值．对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：E = E m，U = U m，I = I m． 5．电感和电容对交变电流的影响： ⑴电感对交变电流的阻碍作用：电感线圈对交变电流有作用，电感对交变电流的阻碍作用的大 小用感抗表示，线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，阻碍作用越大，感抗也就越大． ⑵电容器对交变电流的阻碍作用：交变电流能够“通过”电容器，电容器对交变电流有作用， 电容器对交变电流的阻碍作用用容抗表示．电容器的电容越大．电容器对交变电流的阻碍作用就越小，也就是说，电容器的容抗就越小，电容器在交流电路中起的作用是通，隔，通________、阻． 二．思考与练习思维启动 1．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，以下说法中正确的是（）A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变 B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C．线圈在中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化率为零 D．线圈在与中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应电动势最大 2．一个单匝矩形线框的面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n转/秒，则（）A．线框交变电动势的最大值为nπBS B．线框交变电动势的有效值为2nπBS C．从开始转动经过1/4周期，线框中的平均感应电动势为2nBS D．感应电动势瞬时值为e = 2nπBS sin2nπt 3．如图所示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯1变亮，灯2变暗，灯3不变，则M、N、L中所 接元件可能是（）A．M为电阻，N为电容器，L为电感线圈 B．M为电感线圈，N为电容器，L为电阻 C．M为电容器，N为电感线圈，L为电阻 D．M为电阻，N为电感线圈，L为电容器 三．考点分类探讨典型问题 〖考点1〗正弦交变电流的产生及变化规律 【例1】图甲所示是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示．已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．（只考虑单匝线圈） ⑴线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式； ⑵线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感 应电动势e2的表达式； ⑶若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热．（其它电阻均不计） 【变式跟踪1】如图所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中， 以恒定的角速度ω绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积 为S，线圈导线的总电阻为R．t= 0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在 向纸面外转动．则（） A．线圈中电流t时刻瞬时值表达式为I = (BSω/R) cosωt B．线圈中电流的有效值为I = BSω/R C．线圈中电流的有效值为I = 2BSω/2R D．线圈中消耗的电功率为P = (BSω)2/2R 〖考点2〗交变电流的图象 【例2】在匀强磁场中，一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，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

交变电流的产生教案

(2) (3) t (4)(5) 5.1交变电流的产生教案 【学习目标】 1．会观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流、直流的概念 2．理解交变电流的产生原理 3．掌握交变电流的变化规律及表示方法 4．理解交流电的瞬时值，最大值及中性面的概念 5．培养观察能力、空间想象能力以及立体图转化为平面图形的能力 【重点难点】 1．重点是交变电流产生的物理过程分析 2．难点是交变电流的变化规律及应用 【教学过程】 一、新课导入 手摇发电机获得的电流与由干电池获得的电流的波形有什么不同？ 二、新课教学 让学生观察实验总结交变电流的定义 （一）交变电流 交变电流：和随时间周期性变化的电流叫。 直流：不随时间变化的电流称为直流。 恒定电流：和都不随时间而改变的电流叫恒定电流。 例1、下图中_______是直流电？___________是交变电流？ 思考：交变电流和直流有什么区别？ 归纳总结：只要________改变的电流就是交变电流. （二）交变电流的产生 1．产生机理： 演示课本P31“做一做”中的实验，请同学们观察发光二极管的发光情况，说明产生的是哪种电流？分析转轴与磁场方向的关系，得出如下结论 结论：当线圈绕的轴转动时会产生交变电流。 2．探究电流的特点： 看课本P32图5.1-3，分析：

（1）判断线圈由甲转到乙的过程中，线圈中的电流方向如何？（沿A →B →C →D 还是D →C →B →A ） 由乙转到丙、由丙转到丁以及由丁转到甲的过程中呢？（2）判断线圈处于甲、乙、丙、丁四个位置时是否产生感应电流？若有，在原图中标出电流的方向；若无，说明原因。A B C D 图 2假设线圈所处的磁场为匀强磁场，请在上面四幅图中画出线圈在甲、乙、丙、丁四个位置对应的侧视图，标出AB 、CD 边中的电流方向。（3）分析线圈在由甲转到乙、由乙转到丙、由丙转到丁、由丁转到甲的过程中中的电流大小变化情况？（4）在电流—时间图中画出甲、乙、丙、丁四个位置对应的点。猜测在一个周期内感应电流随时间变化的关系，大致画出i —t 图线。 （5）根据上述分析，回答：①线圈转到哪些位置时电流方向改变？______。②在这些位置时，线圈中感应电动势多大？_______。 感应电流多大？________ 。③ 在线圈转动一周的过程中，电流方向改变几次？________。我们把与磁场方向垂直的面叫____________。结论：(1) 线圈转动过程中电流的大小做周期性变化， 最小， 最大。(2) 线圈每经 一次，感应电流方向改变一次，线圈转动一周，感应电流方向改变 次。例 2、完成下面的表格位 置 磁通量感应电流感应电动势磁通量变化率中性面 中性面的垂面 （三）交变电流的变化规律 1 ．推导图 3对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束

交变电流的产生和描述

[高考命题解读]

第1讲 交变电流的产生和描述 一、正弦式交变电流 1.产生 线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动. 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，ΔΦ Δt ＝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，ΔΦ Δt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变. 3.电流方向的改变 一个周期内线圈中电流的方向改变两次. 4.交变电动势的最大值 E m ＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关. 5.交变电动势随时间的变化规律 e ＝nBSωsin ωt .

自测 1 (多选)关于中性面，下列说法正确的是 ( ) A.线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零 B.线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大 C.线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次 D.线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次 答案 AC 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1次周期性变化所需要的时间，单位是秒(s).表达式为T ＝2πω＝1 n (n 为转速). (2)频率f ：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz).

(3)周期和频率的关系：T ＝1f 或f ＝1 T . 2.交变电流的瞬时值、最大值、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)最大值：交变电流或电压所能达到的最大的值. (3)有效值：让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就可以把恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值. (4)正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系 I ＝ I m 2，U ＝U m 2，E ＝E m 2 . (5)交变电流的平均值： E ＝n ΔΦΔt ，I ＝n ΔΦ(R ＋r )Δt . 自测 2 (多选)图1甲为交流发电机的原理图，正

新人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》精品教案.doc

新人教版高中物理选修 第五章《交变电流》精品教 课5.交变电课新授课1 教 学 目 的（一）知识与技能 1．使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。 2．掌握交变电流的变化规律及表示方法。 3．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。 （二）过程与方法 1．掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。 2．培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。3．培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。 （三）情感、态度与价值观 培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。 重 难 点教学重点 交变电流产生的物理过程的分析。 ★教学难点 交变电流的变化规律及应用。 教学方法通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验

教 学 过 程 教师活动学生活动 【预习导引】 1.恒定电流的定义是什么？直流电的定义是什么？ 2.我们根据什么来定义直流电和恒定电流的？ 【新课教学】 一、交变电流 1.定义： 2.试讨论交变电流与恒定电流和直流电的区别是什么？

二、交变电流的产生 右图为交流电发电机的示意图，线圈所在磁场为匀强磁场，设矩形线圈ABCD以角速度ω绕oo' 轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动． 1．开始时，线圈是否切割磁感线？线圈中感应电动势为多大？此时磁通量多大？方向怎样？ 2.经过时间t线圈转过的角度为多大？，此时ab边的线速度v方向跟磁感线方向夹角为多大，设ab边的长度为l，bd边的长度为l'，线圈中感应电动势怎么计算？电流方向怎样判断？此时磁通量多大？ 方向怎样？ 学生思考预习引导的两个问题？（3分钟） 教师指导学生阅读课本完成1、2两题（4分钟） 学生思考并讨论右侧的四个问题（10分钟）

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新人教版高中物理选修3－2 第五章《交变电流》精品教案 课题§5.1交变电流课型新授课课时1 教学目的（一）知识与技能 1.使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。 2.掌握交变电流的变化规律及表示方法。 3.理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。 （二）过程与方法 1.掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。 2.培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。 3.培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。 （三）情感、态度与价值观 培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。 重难点教学重点 交变电流产生的物理过程的分析。★教学难点 交变电流的变化规律及应用。 教学 方法通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验 教学过程 教师活动学生活动 【预习导引】 1.恒定电流的定义是什么？直流电的定义是什么？ 2.我们根据什么来定义直流电和恒定电流的？ 【新课教学】 一、交变电流 1.定义： 2.试讨论交变电流与恒定电流和直流电的区别是什么？ 二、交变电流的产生 右图为交流电发电机的示意图，线圈所在磁场为 匀强磁场，设矩形线圈ABCD 以角速度ω绕oo' 轴、 从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转 动． 1.开始时，线圈是否切割磁感线？线圈中感应 电动势为多大？此时磁通量多大？方向怎样？ 2.经过时间t 线圈转过的角度为多大？，此时ab 边的线速度v 方 向跟磁感线方向夹角为多大，设ab 边的长度为l，bd 边的长度为l'， 线圈中感应电动势怎么计算？电流方向怎样判断？此时磁通量多大？ 方向怎样？ 学生思考预习引导的两 个问题？（3 分钟） 教师指导学生阅读课本 完成 1、2 两题（4 分钟） 学生思考并讨论右侧的 四个问题（10 分钟）

交变电流的产生与描述

交变电流的产生与描述 一、交变电流的产生和变化规律 1、 交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。 2、 正弦式电流；随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流，正弦式电流的图象是正弦曲线，我国市用的交变电流都是正弦式电流 3、中性面：中性面的特点是，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；线圈经过中性面时，内部的电流方向要发生改变。 4、正弦式交流电的产生和变化规律 （1）产生过程 （2）规律 函数形式：N 匝面积为S 的线圈以角速率ω转动，从某次经过中性面开始计时，则e=NBSωsinωt ，用Em 表示峰值NBSω，则t E e m ωsin =，电流t i R E R e m ωsin = = 。 二、 描述交变电流的物理量 1、周期和频率 交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量。 （1）周期T ：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒（S ），周期越大，交变电流变化越慢，在一个周期内，交变电流的方向变化2次。 （2）频率f:交变电流在1s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号为Hz ，频率越大，交变电流变化越快。 （3）关系： π ω 21= =T f 2、瞬时值、最大值、有效值和平均值 （1）感应电动势瞬时值表达式：(在计算通电导体或线圈所受的安培力时，应用瞬时值。) 若从中性面开始，感应电动势的瞬时值表达式：t e e m ωsin =（伏）。 感应电流瞬时值表达式： t I i m ωsin ·=（安） 若从线圈平面与磁力线平行开始计时，则感应电动势瞬时值表达式为：t e m ωεcos ·=（伏）。 感应电流瞬时值表达式： t I i m ωcos ·=（安）

交变电流-优质获奖教案

3.3交变电流 【教学目标】 一、知识与能力 1、理解交变电流是怎样产生的。 2、定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征物理量。 3、知道交流能通过电容器的原因，了解交流这一特性在电子技术中的应用。 4、初步了解发电机、交变电流的发明和利用对促进人类社会进步的作用，进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。 二、过程与方法 1、培养学生阅读、理解及自学能力． 2、培养学生将知识进行类比、迁移的能力． 3、使学生理解如何建立新的物理概念而培养学生处理解决新问题能力． 4、培养学生应用数学工具处理解决物理问题的能力． 5、训练学生由特殊到一般的归纳、演绎思维能力． 三、情感态度与价值观 1、由用电器铭牌，可介绍我国近几年的经济腾飞，激发学生爱国精神和为建设祖国发奋学习的精神． 2、让学生体会对称美． 【重点难点】 本节重点：交变电流的产生和变化规律． 本节难点：表征的物理量和交流电有效值. 【教法学法】 教法：以指导学生实验探究为主，讲授法为辅 学法：主动探究、互相协作、抽象提炼 【教学准备】 交流发电机、电灯、电流表、示波器、小灯泡、导线、学生电源 【教学过程】

一、新课引入 一、交流发电机 出示发电机的结构图：说明：交流发电机是由定子和 转子构成，有的发电机的磁体转动，线圈不动；有的发电机的磁体转动，线圈不动。 实验结果：电灯的亮度忽明忽暗，电流表的指针忽左忽右 实验结论：发电机发出的电流大小和方向都在不断变化，大小、方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。各种电池供给的电流只沿一个方向流动，叫做直流学生通过实践体验，找出其中规律 二、进入新课（导出概念） 二、交流的变化规律 介绍认识交流电和直流电 特征 说明：严格的数学分析表明，电网中的交变电流，它的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化，这样的电流称之为正弦式电流 问：如何表示正弦式电流在某一时刻的电流、电压？（i = Imsinωt u =Umsinωt） 说明：Im、Um分别是电流和电压的最大值，叫做交流的峰值 问：频率和周期有怎样的关系？（T＝1/f） 说明：我国使用的交变电流，频率是50 Hz 三、问：为什么在上述实验中看不到电灯中电流大小 的变化？【学生讨论、回答】演示实验： 实验仪器：示波器、小灯泡、导 线、学生电源 实验过程：将示波器和灯泡并联 接入电路中，用示波器演示加在 灯泡两端的电压 说明：交变电流的大小和方向在 不断地变化，我们把交流完成一 次周期性变化所用的时间叫做 交流的周期，通常用T 表示， 它的单位是秒。交流在1s 内发 生周期性变化的次数，叫做交流 的颇率通常用f表示，它的单位 给出板书，强调重要性 实验现象：显示的电压 图象为正弦曲线

描述交变电流的物理量

描述交变电流的物理量 教学目标： 1、能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值。 2、理解交流电“四值”并能正确运用适当的值解决相应问题。 活动一：完成下列习题，掌握交变电流的有效值计算方法 1、一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0Ω， 则外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则（） A.电压表○v的示数为220v B.电路中的电流方向每秒钟改变50次 C.灯泡实际消耗的功率为484w D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J 2、右图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯 接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的 电压的波形如右图所示。此时接在电热丝两端的 交流电压表的读数为（） A.110V B.156V C.220V D.311V 3、如图表示一交变电流的电流随时间而变化的图像．此交流电流的有效值是( ) 4、如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。 活动二：完成下列习题，理解交流电“四值”并能正确运用适当的值解决相应问题 1、把一电容器C接在220V的交流电路中，为了保证电容不被击穿，电容器C的耐压值是多少？ P u V 1 2 3 4 5 O t/10-2s u/V 311 2 -4 t/s i/A 2 1 3 4

V 2、将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l ，它在磁感应强度为B 、方向如图的匀强磁场中匀速转动，转速为n ，导线在a 、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为P 的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为 （ ） A.(2πl 2nB )2/P B.2(πl 2nB )2/P C.(l 2nB )2/2P D.(l 2nB )2/P 3、一电阻为R 的金属圆环，放在匀强磁场中，磁场与 圆环所在平面垂直，如图（a ）所示，已知通过圆环的磁通量随时间t 的变化关系如图（b ）所示，图中的最大磁通量0φ和变化周期T 都是已知量，求： （1）在t =0到t = T /4的时间内，通过金属圆 环横截面的电荷量q 。 （2）在t=0到t=2T 的时间内，金属环所产生的电热Q 。 4、如图，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T,边长为L=10cm 的正方形线圈abcd 共100匝，线圈电阻r=1Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动。,/2s rad πω =外电路电阻R=4Ω。 求：（1）感应电动势最大值 （2）由图示位置转过60。 角时的感应电动势值 （3）由图示位置转过60。角过程中产生的感应电动势值 （4）交流电压表的示数 （5）线圈转动一周在电阻R 上产生的热量 （6）在1/6周期内通过电阻R 的电荷量为多少。 课堂反馈： 5、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图象如图所示，由图可以知道（ ） A 、0.01s 时刻线圈处于中性面位置 B 、0.01s 时刻穿过线圈的磁通量为零 C 、该交流电流有效值为2A D 、该交流电流频率为50Hz 6、如图所示，单匝线圈在匀强磁场，中绕OO ′轴从图示位置开始转动。已知从图示位置转过π/6时，线圈中电动势大小为10V ，求： （1）交变电动势的峰值； b a B l

10.1交变电流的产生和描述

课题1 交变电流的产生和描述 知识与技能目标： 1、熟悉交变电流产生的条件、特点以及其表达式； 2、掌握狡辩电流的峰值、瞬时值、有效值和平均值，及其应用特点。 〖导 学 过 程〗 知识点回顾 一、交变电流、交变电流的图像 1.交变电流 和 都随时间做周期性变化的电流。 2.正弦式交变电流的产生和图像 （1）产生：在匀强磁场里，线圈绕 磁场方向的轴匀速转动。 （2）两个特殊位置的特点 I.线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ ，ΔΦ Δt ＝ ，e ＝ ，i ＝ ，电流方向 . II.线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝ ，ΔΦ Δt ，e ，i ，电流方向 . （3）电流方向的改变：一个周期内线圈中电流的方向改变 次. （4）交变电动势的最大值：E m ＝ ，与转轴位置无关，与线圈形状无关. （5）交变电动势随时间的变化规律：e ＝ .（从中性面位置开始计时） （6）图像：线圈从中性面位置开始计时，如图甲、乙、丙所示。 二、正弦式交变电流的函数表达式、峰值和有效值 1.周期和频率 (1)周期(T )：交变电流完成 变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T ＝ 。 (2)频率(f )：交变电流在1 s 内完成周期性变化的 。单位是赫兹(Hz)。 (3)周期和频率的关系：T ＝ 或f ＝ 。 2.交变电流的瞬时值、峰值和有效值

新授： 一、正弦交变电流的产生及变化规律 1.交流电产生过程中的两个特殊位置 2.正弦式交变电流的变化规律 磁通量：Φ＝Φm cos ωt ；电动势：e ＝E m sin ωt ；电流：i ＝I m sin ωt 。 【例1】如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线OO ′与磁感线垂直。已知匀强磁场的磁感应强度B ＝1 T ，线圈所围面积S ＝0.1 m 2，转速12 r/min 。若从中性面开始计时，则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为( ) A.e ＝12πsin 120t (V) B.e ＝24πsin 120πt (V) C.e ＝0.04πsin 0.4πt (V) D.e ＝0.4πcos 2πt (V)

交变电流的产生及其描述

1 考点规范练32 交变电流的产生及其描述 一?单项选择题 1.矩形线圈的面积为S ,匝数为n ,在磁感应强度为B 的匀强磁场中,绕垂直于磁场的轴OO'以角速度ω匀速转动?当转到线圈平面与磁场垂直的图示位置时 ( ) A.线圈中的电动势为nBS ω B.线圈中的电动势为0 C.穿过线圈的磁通量为0 D.穿过线圈的磁通量变化率最大 答案:B 解析:图示时刻线框的四边都不切割磁感线,不产生感应电动势,即线圈中的电动势为0,故选项A 错误,选项B 正确;图示时刻线框与磁场垂直,磁通量最大,为Φ=BS ,故选项C 错误;图示位置线圈中的电动势为0,根据法拉第电磁感应定律E=n 可知穿过线圈的磁通量变化率为0,故选项D 错误? 2.(2015·江淮十校联考)如图所示,一交变电流随时间变化的图象,则此交变电流的有效值为( ) A. A B.2 A C. A D.3 A ?导学号34220361? 答案:C 解析:设此交变电流的有效值为I ,周期为T ,电阻为R ,则I 2RT= R · R · ,解得I= A,故 C 正确? 3.(2015·云南昆明三中?玉溪一中统考)将阻值为100 Ω的电阻丝绕成一个110匝的闭合矩形线圈,让其在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,产生的感应电动势如图乙所示?则下列说法正确的是( ) A.t=0时刻线圈应转到图甲所示的位置 B.该线圈的转速为100π r/s C.穿过线圈的磁通量的最大值为 Wb D.线圈转一周所产生的电热为9.68 J 答案:D 解析:t=0时刻线圈中感应电动势为零,线圈应转到中性面位置,即与题图甲所示的位置垂直,选项A 错误;由题图乙可知,周期为0.02 s,该线圈的角速度为ω= =100π rad/s,转速为 n= = 50 r/s,选项B 错误;

高中物理《交变电流》教案 4

高中物理课堂教学教案年月日

教学活动 （一）引入新课 出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造。 演示：将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路。当线框快速转动时，观察到什么现象? 这种大小和方向都随时间做周期性变化电流，叫做交变电流。 （二）进行新课 1、交变电流的产生 为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？ 多媒体课件打出下图。当abcd 线圈在磁场中绕OO ′轴转动时，哪些边切割磁感线? ab 与cd 。 当ab 边向右、cd 边向左运 动时，线圈中感应电流的方向 沿着a →b →c →d →a 方向流动 的。 当ab 边向左、cd 边向右运 动时，线圈中感应电流的方向如 何? 感应电流是沿着d →c →b → a →d 方向流动的。 线圈平面与磁感线平行 时，ab 边与cd 边线速度方向都 跟磁感线方向垂直，即两边都垂 直切割磁感线，此时产生感应电动势最大。 线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小? 当线圈平面跟磁感线垂直时，ab 边和cd 边线速度方向都跟磁感线平行，即不切割磁感线，此时感应电动势为零。 利用多媒体课件，屏幕上打出中性面概念： （1）中性面——线框平面与磁感线垂直的位置。 （2）线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ最大，但t ΔΔ =0。 （3）线圈越过中性面，线圈中I 感方向要改变。线圈转一周，感应电流方向改变两次。 2．交变电流的变化规律 设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω。经过 时间t ，线圈转过的角度是ωt ，ab 边的线速度v 的方 向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt ，如右图所示。设 ab 边长为L 1，bc 边长L 2，磁感应强度为B ，这时ab 边产生的感应电动势多大? e ab =BL 1v sin ωt = BL 1·22L ωsin ωt =2 1BL 1L 2sin ωt 此时整个线框中感应电动势多大? 学 生 活 动

高中物理《交变电流的产生及描述》教学设计

用评价促进学生的学习、教师的教学 ——以高三一轮复习《交变电流的产生及描述》为例 【教学目标】 1、能够用切割和磁通量的变化率的两种观点推导线圈在磁场中转动产生感应电动势的规律。 2、能够用函数、图像、物理量不同途径对交变电流进行描述。 3、从热效应的角度说出交变电流有效值的物理意义，并且能够加以运用求出给定交变电流的有效值。 【课堂实录】 创设情境，引发回忆：用手摇发电机演示交流电的产生过程。模型建立，提供平面图。 教师用PPT 给出例题 例1．一交流电的产生原理如图说示，匀强 磁场的磁场强度为B ，矩形线圈以角速度ω 逆时针转动。线圈AB 边长为L 1，线圈AD 边长为L 2。线圈从中性面面转动开始计时， t 时刻线圈中的感应电动势为多大？（你可以用两种方法进行推导） （给学生足够的审题时间，先全体思考后提问学生） T ：t 时刻线圈的感应电动势选用哪个公式求解？还可以选用其他公式求解吗？ 提示：切割的观点：经时间t ，线圈转过的角度？哪两根导线切割磁感线，导线在该时刻的速度及切割速度分别为多少?每根导线切割磁感线产生的电动势为？两根导线上的电动势是累加还是抵消？ S ：选用动生切割表达式，关注速度垂直磁感线的分量。 T 磁通量的变化率的观点：t 时刻，线圈磁通量的表达式？0 →???Φ t t 即()t Φ对t A B C D

的求导。 S：磁通量变化率即对磁通量变化的求导，经老师提示修改为对磁通量的求导两学生黑板板演 S：评价前两位学生的推导 T：用PPT向学生展示“拓展研究”：两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、 方向始终与两边的运动方向垂直。 这种辐向磁场中线圈产生的感应电 动势和刚刚推导的感应电动势有什 么区别？ S：速度始终和磁场垂直，速度不需要再分解。 T：电动势的大小变化吗？ S：变化 教师纠正 继续对推导出的线圈的感应电动势的瞬时表达式进行研究。 T:如果线圈有N匝？如果以CD边为转轴？如果线圈是圆形？感应电动势瞬时表达式是什么形式呢？ S：在原有感应电动势的瞬时表达式上在乘以N，以CD边为转轴、线圈是个圆形感应电动势的表达式不变。 T：很好，教师引导学生说出判断的理由。 T：我们可以有哪些途径、方法对这样的交变电流进行描述？ S：函数、图像 T：用PPT打出下图函数图象 T：补充还可以用物理量进行描述，如最大值、频率、周期、有效值等 T：由图像说出感应电动势什么时候有最大值？

交变电流教学设计

导学案 5.1交变电流 【要点导学】 一、交变电流的定义 直流电 交变电流 二、正弦式交流电的产生及规律 线圈中的电流方向 过程甲→乙乙→丙丙→丁丁→戊 电流方 向 【反馈练习】 1.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流, 以下说法中正确的是:（） A、线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变 B、线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C、线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次 D、线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次 2.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，穿过线圈平面的磁通量Φ与产生的感应电动势e的大小关系正确的是（） A．Φ最大，e最大． B．Φ最小，e最小． C．Φ最大，e最小． D．Φ最小，e最大．

1.中性面的特点 2. 3.表达式 （1）推导（画出侧视图） （2）结论 条件 思考：转轴垂直匀强磁场，从线圈平行于磁场时开始计时，电动势变化表达式？ 【反馈练习】 3.交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=Emsinωt ，如果线圈的角速度ω提高1倍，其它条件不变，则电动势的变化规律将变化为（） A、e=Emsinωt B、e=2Emsinωt C、e=2Emsin2ωt D、e=2Emsin4ωt 四、交变电流的图像： 五、交变电流的种类：

4、一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是：（） A.t1时刻通过线圈的磁通量为零； B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大； C. t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大； D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 5.P书本34页第五题 6、一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311V，线圈在磁场中转动的角100πrad/s。 （1）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的总电阻为100Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在t=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？ （2）线圈从中性面转过180度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？

3-2期末复习-交变电流的产生和描述

基础课1交变电流的产生和描述 一、选择题(1～6题为单项选择题，7～11题为多项选择题) 1．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电流的图象如图1所示，由图中信息可以判断() 图1 A．在A、C时刻线圈处于中性面位置 B．在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零 C．从A～D线圈转过的角度为2π D．若从O～D历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变了100次 解析由题中交变电流的图象可知，在A、C时刻产生的感应电流最大，对应的感应电动势最大，线圈处于垂直中性面的位置，选项A错误；在B、D 时刻感应电流为零，对应的感应电动势为零，即磁通量的变化率为零，此时 磁通量最大，选项B错误；从A～D，经历的时间为3 4周期，线圈转过的角度 为3 2π，选项C错误；若从O～D历时0.02 s，则交变电流的周期为0.02 s，而 一个周期内电流的方向改变两次，所以1 s内交变电流的方向改变了100次，选项D正确。 答案 D 2．(2017·山东潍坊市联考)现在的调光灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调控的。如图2所示为经过一个双向可控硅调节后加在电灯上的电压，即

在正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去。调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯上的电压，那么现在电灯上的电压为( ) 图2 A ．U m B.U m 2 C. 2U m 2 D.2U m 解析 由有效值的概念可得（ U m 2）2 R ·T 2＝U 2R T ，解得U ＝U m 2，选项B 正确。 答案 B 3．图3甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R ＝10 Ω连接，与电阻R 并联的交流电压表为理想电表，示数是10 V 。图乙是穿过矩形线圈磁通量Φ随时间t 变化的图象。则下列说法正确的是( ) 图3 A ．电阻R 上的电功率为20 W B ．0.02 s 时R 两端的电压瞬时值为零 C ．R 两端的电压随时间变化的规律是u ＝14.1 cos 100πt (V) D ．通过R 的电流随时间变化的规律是i ＝cos 50πt (A) 解析 电阻R 上的电功率为P ＝U 2 R ＝10 W ，选项A 错误；0.02 s 时穿过线圈的磁通量变化率最大，R 两端的电压瞬时值最大，选项B 错误；R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝14.1cos 100πt (V)，通过R 的电流随时间变化

第二章第二节交变电流的描述

第二章交变电流 第二节交变电流的描述 A级抓基础 1．下列各物理量中，对线圈上产生的交流电动势不产生影响的是() A．匀强磁场的磁感应强度B．线圈的总电阻 C．线圈的转速D．线圈的匝数 解析：E m＝NBSω，e＝E m sin ωt，与B、S、ω、N有关． 答案：B 2．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则以下说法正确的是() 图甲图乙 A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大 C．t＝0.02 s时刻，感应电动势达到最大值 D．该线圈产生的感应电动势的图象如图乙所示 解析：由甲图知t＝0时刻磁通量最大，线圈平面应在中性面位置，A错误；t＝0.01 s时刻，磁通量等于零，但Φ的变化率最大，B 正确；t＝0.02 s时刻，磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零，C错误；由甲图知交流电动势的图象应为正弦图象，D错误． 答案：B 3.如图所示，处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度

绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正方向，则下图能反映线圈感应电流I随时间t变化的图线是() 解析：在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合，即此时磁通量为零，磁通量变化率最大，所以产生的感应电动势最大，故感应电流最大，根据右手定则，可知电流方向为a→b→c→d→a，所以选C. 答案：C 4．(多选)线圈在磁场中匀速转动产生的交流电的瞬时电动势为e ＝102sin 20πt (V)，则下列说法正确的是() A．t＝0时，线圈平面位于中性面 B．t＝0时，穿过线圈的磁通量最大 C．t＝0时，导线切割磁感线的有效速度最大 D．t＝0.4 s时，e达到峰值10 2 V 解析：根据交流电动势的瞬时值表达式可判断题目所给的交流电为正弦式交变电流，当t＝0时，e＝0，所以此时磁通量的变化率为零，导线切割磁感线的有效速度为零，但此时穿过线圈的磁通量最大，线圈平面位于中性面，所以A、B正确，C错误；当t＝0.4 s时，e ＝102sin 20πt (V)＝102sin 8π (V)＝0，所以D错误． 答案：AB 5．(多选)如图所示，形状或转轴位置不同，但面积均为S的单匝线圈处在同一个磁感应强度为B的匀强磁场中，以相同的角速度ω匀速转动，从图示的位置开始计时，则下列说法正确的是() A．感应电动势最大值相同 B．感应电动势瞬时值不同

高二物理教案-交变电流

精心整理 高二物理教案:交变电流 以下是为大家整理的关于《高二物理教案:交变电流》，供大家学习参考！ 12 34说明：交流发电机是由定子和转子构成，有的发电机的磁体转动，线圈不动；有的发电机的磁体转动，线圈不动。 问：无论是线圈转动，还是磁体转动，转子的作用是什么？（转子的

转动使得穿过线圈的磁通量发生变化) 演示实验 实验仪器：交流发电机、电灯、电流表 实验过程：将交流发电机、电灯、电流表连接成电路，摇动交流发电 实验现象：显示的电压图象为正弦曲线 说明：严格的数学分析表明，电网中的交变电流，它的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化，这样的电流称之为正弦式电流 问：如何表示正弦式电流在某一时刻的电流、电压？（i=Imsinωtu=Umsinωt）

说明：Im、Um分别是电流和电压的值，叫做交流的峰值 说明：交变电流的大小和方向在不断地变化，我们把交流完成一次周期性变化所用的时间叫做交流的周期，通常用T表示，它的单位是秒。交流在1s内发生周期性变化的次数，叫做交流的颇率通常用f表示， 称做交流电压、电流的有效值） 说明：经过实验和理论分析表明有效值和值之间存在着这样的关系：Ie=Im/√2Ue=Um/√2 其中Ue、Ie分别代表交流电压、电流的有效值 说明：在各种使用交变电流的电器设备上，所标注的额定电压、额定

电流值，都是交流的有效值。 四、交流能够通过电容器 说明：当电容器上两端连接直流电源时，正负电荷聚集在极板上，不能移动，因此电路中不会形成长时间的电流，因此我们说电容器具有 1 2、直流电流：方向不变的电流称之为直流 二、交流的变化规律 1、正弦式电流：电流、电压随时间按正弦函数的规律变化的电流 i=Imsinωtu=UmsinωtIm、Um分别是电流和电压的值

交变电流的产生和描述练习(高考真题)

交变电流的产生和描述练习 1.(2012·贵阳质检)如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO ′以恒定的角 速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时，则在t ＝π ω 时刻( ) A ．线圈中的感应电动势最小 B ．线圈中的感应电流最大 C ．穿过线圈的磁通量最大 D ．穿过线圈磁通量的变化率最小 2.如图所示，图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图像如图线b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( ) A ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B ．线圈先后两次转速之比为3∶2 C ．交流电a 的瞬时值为u ＝10sin5πt (V) D ．交流电b 的最大值为5 V 3.如图所示的电路中，A 是熔断电流I 0＝2 A 的保险丝，R 是可变电阻，S 是交流电源。交流电源的内阻不计，其电动势随时间变化的规律是e ＝2202sin314t V 。为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于( ) A ．110 2 Ω B ．110 Ω C ．220 Ω D ．220 2 Ω 4.矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图像如图所示，下列说法中正确的是( ) A ．交流电压的有效值为36 2 V B ．交流电压的最大值为36 2 V ，频率为0.25 Hz C ．2 s 末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大 D ．1 s 末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快 5．(2011·天津高考)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转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，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 6．在如图甲所示的电路中，电阻R 的阻值为50 Ω，在ab 间加上图乙所示的正弦交流电，则下面说法 中正确的是( ) A ．交流电压的有效值为100 V B ．电流表示数为2 A