第3章 第1节 交变电流的特点

第1节交变电流的特点学习目标知识脉络1.知道什么是恒定电流、交变电流．

2．知道交变电流的周期、频率以及它们

之间的关系．

3．理解交变电流的最大值和有效值，能

利用有效值的定义计算常见交变电流的

有效值．(重点、难点)

恒定电流和交变电流的比较

恒定电流交变电流电极有固定的正极、负极没有固定的正、负极

波形

特点(定义)大小和方向不随时间变化——

恒定电流

大小和方向随时间周期性变化

——交流电

1．方向不变的电流就是恒定电流．(×)

2．i－t波形图是正弦曲线的一定是交变电流．(×)

[后思考]

方向随时间周期性变化的电流就是交变电流吗？

【提示】是，只要方向随时间周期性变化的电流即为交流电．

[合作探讨]

如图3－1－1所示电路，其中二极管的特点是单向导电．

图3－1－1

探讨1：a、b两端接入干电池时，可以观察到什么现象？

【提示】只有一个二极管会亮．

探讨2：a、b两端接在手摇式发电机两端时，又会观察到怎样的现象？

【提示】当接在手摇式发电机两端时两个发光二极管间或的闪亮，原因是发电机产生与直流不同的电流，两个发光二极管一会儿接通这一个，一会儿再接通另外一个，电流方向不停地改变．

[核心点击]

1．交变电流与直流电的区别

不同的交变电流的变化规律不同，常见的有以下几种情况，如图3－1－2所示．

图3－1－2

无论大小是否变化，但都有一个共同的特点，就是电流的方向一定随时间做周期性变化．

1．如图所示的各图象中表示交变电流的是()

【解析】B、C两图象中，虽然电流大小随时间做周期性变化，但方向从图上看在t轴一侧方向不变，故不是交变电流．A图中电流的方向没发生变化，不是交变电流．D图中，从图上看电流分布在t轴两则，电流的大小、方向均做周期性变化，是交变电流．故选D.

【答案】 D

2．如图所示，其中不表示交变电流的是()

【解析】A、B、D中电流i的方向发生了周期性变化，是交变电流；C中电流方向不变，是直流电，故选C.

【答案】 C

1．只要电流的方向发生变化，即为交变电流，若方向不变，尽管大小变化亦为直流电．

2．在i－t或u－t图中，正负表示方向，若题中给出了i－t或u－t图，一定要注意图象的坐标原点是否为0，图中i或u值有无正负变化．

1．交变电流周期越大，说明方向变化越快．(×)

2．我国交变电流周期为0.02 s，频率50 Hz.(√)

3．交变电流的方向每个周期改变一次．(×)

[后思考]

我国交变电流，在1 s内其方向变化多少次？

【提示】100次

[合作探讨]

探讨：打点计时器接到干电池上怎样调整也不打点，而接到学生电源的低压交流挡上就顺利打点，每隔0.02 s打一个点．打点计时器为什么打点时间间隔为0.02 s？其时间间隔由什么决定？

【提示】电磁式打点计时器的打点频率与工作电流频率相同，我国生产、

生活用电的频率为50 Hz，所以打点计时器的打点时间间隔T＝1

f＝0.02 s；时间

间隔由电源的频率决定．

[核心点击]

对交变电流的周期和频率的理解

周期和频率是描述交变电流的物理量，跟任何周期性过程一样，交流电也要用周期或频率来表示变化的快慢．在实验中，线圈匀速转动一周，电动势、电流都按正弦规律变化一次．

(1)线圈转动一周，交流电恰好完成一次周期性变化．

(2)从线圈转动来说，周期就是线圈在磁场中转动一周所用的时间；频率就是1 s内线圈在磁场中转动的圈数．

3．(多选)某交变电流的方向在1 s内改变100次，则其周期T和频率f分别为

A．T＝0.01 s B．T＝0.02 s

C．f＝100 Hz D．f＝50 Hz

【答案】BD

4．(多选)如图3－1－3所示，下列对图象的描述正确的是()

【导学号：05002058】

图3－1－3

A ．该电压是直流电压

B ．该电压是交流电压

C ．该电压的周期是0.2 s

D ．该电压的频率是10/3 Hz

【解析】 从图象可以看出每经过0.3 s 开始重复上一个过程，所以0.3 s 是一个周期，频率是10

3Hz ，在一个周期内，前0.1 s 电压为正值，后0.2 s 电压为负，表示前后电流方向相反，所以是交变电流，B 、D 对，A 、C 错．

【答案】 BD

(1)周期(T )、频率(f )与角速度(ω)的关系ω＝2π

T ＝2πf .

(2)我国工农业生产和生活所用的交变电流，周期是0.02 s ，频率是50 Hz ，电流方向每秒改变100次．

1．只要是交变电流，其最大值就是有效值的2倍．(×)

2．我国民用交变电流，照明电压为220 V 和动力电压380 V 都是指有效

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

第一节 交变电流

高中人教版物理 第一节 交变电流 教学目标： 1．理解交变电流的产生原理 2．掌握交变电流的变化规律及表示方法 3．理解交流电的瞬时值，最大值及中性面的概念 4．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 教学重点：交变电流产生的物理过程分析 教学难点：交变电流的变化规律及应用 教学方法：启发 引导 讲授 教学用具：发动机模型 教学过程： （一）引入新课 （二）新课教学 1.交变电流 恒定电流：大小和方向都不随时间而改变的电流。 交变电流：方向随时间周期性变化的电流。与直流电相比，交流电有许多优点，如：可以利用变压器升高或降低电压，利于长途传输；可以驱动结构简单，运行可靠的感应电动机。 2.交变电流的产生 演示实验：手摇发电机使小灯泡发亮 课件观察交变电流的产生。

结论： （1）．线圈转动过程中电流的大小做周期性变化，中性面位置（B ⊥S ）最小，与中性面垂直的位置（B ∥S ）最大。 （2）．线圈每经中性面一次，感应电流方向改变一次，线圈转动一周，感应电流方向改变两次。 3.交变电流的变化规律 设线圈从中性面以角速度ω开始转动，经时间t ，线圈转过θ=ωt ，此时V 与B 夹角也为θ，令ab=dc=L ，ad=bc=L ′，则线圈面积S=LL ′。此时，ab 与dc 边产生的电动势大小均为BLVSin ωt ，整个线圈中产生的瞬时电动势大小为：e=2BLVSin ωt ，又V=2 L ω'，有： 22L e BL sin t B Ssin t ωωωω'=?= 令E m =B ωS 有：sin m e E t ω=sin m e E t ω=（E m 为最大值） 若电路总电阻为R ，则瞬时电流为： m sin I sin m E e i t t R R ωω=== 同理可得电路的某段电压的瞬时值。 sin m u U t ω= 结论：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电流是按正弦规律变化的，这种交变电流叫正弦交流电。 4.交变电流的图象 （1）．正弦交流电图象（可用示波器观察到）

高中物理-交变电流的特点导学案及周练

高中物理-交变电流的特点导学案及周练 【学习目标】 1．知道交变电流与直流电的区别 2．知道交变电流的周期、频率与线圈转动的角速度的关系． 3．理解交变电流的有效值的定义及意义． 4．掌握正弦交变电流的有效值和最大值之间的关系． 5．能解决有关计算有效值的问题． 重点：有效值和最大值 难点：有关计算有效值的问题 【自主预习】 一、两种电流的比较 1．定义： 和 随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流． 说明： 随时间周期性变化是交变电流的最重要的特征．如图中 均为交变电流，而 就不是交变电流． 2．正弦式电流 （1）定义：随时间按 规律变化的电流叫做正弦式电流． 说明：①在我国工农业生产及生活中使用的交变电流都是正弦式电流，但并 非只有按正弦规律变化的电流才叫交变电流．②正弦式交变电流的图象是 曲线 二、、周期和频率 定义：周期（T ）是指交变电流完成一次 变化所需的时间，单位是秒． 周期越大，交变电流变化越 ，在一个周期内交变电流的方向变化 次． 频率（f ）是交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号是Hz ．频率越大交变电流变化越 f ＝T 1 （2）正弦式电流的周期和频率的决定因素是发电机转子转动的角速度ω． T ＝ωπ 2，f ＝T 1＝πω2 三、交变电流的最大值与有效值

1、最大值 1．定义：交变电流在一个周期内所能达到的 称为最大值或峰值，用符号U m 、I m 表示． 2．最大值所处位置：当线圈平面与磁感线 时，交流电动势或电流处于最大值． 3．大小：E m ＝ ，I m ＝R NBS R E ω=m ，U m ＝ ． 说明：电容器上所标明的电压为电压的 值，超过该值，电容器可能被击穿． 2、有效值 （1）．定义：交流的有效值是根据电流的 来规定的，让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值．电压有效值的符号用U 表示，电流有效值符号用I 表示，电动势有效值符号用E 表示． （2）．正弦交变电流有效值和最大值之间关系是： E ＝2m E U ＝2m U I ＝2m I 说明：①在交变电路中交流电流表、交流电压表的示数为交流的 值． ②用电器的额定电压、额定电流均指交流的有效值，即交流功率计算：P ＝U ·I 中的I 、U 为 值． ③用电器铭牌上标的值为 值． ④叙述中没有特别加以说明的交流的值为 值． 四 【典型例题】 一、最值、周期、频率的考查 【例1】 有一个电子器件，当其两端电压高于100 V 时则导通，等于或低于100 V 时则不导通，若把这个电子器件接到100 V 、50 Hz 的交变电源上，这个电子器件将( ) A ．不导通

高中物理第二章交变电流第一节认识交变电流导学案粤教选修

第一节 认识交变电流 【自主学习】 一、 学习目标 1. 知道什么是交变电流，知道交流电与直流电的区别。 2. 能说出交变电流的产生原理。 二、 重点难点 1. 知道什么是交变电流． 2. 掌握交变电流的产生和特点． 3. 能说出线圈平面处于中性面时的特征． 三、自主学习（阅读课本P38-41页，《金版学案》P39-40考点一） 1. 恒定电流： 和 都不随时间改变的电流，简称 流． 2. 交变电流： 和 都随时间作 性变化的电流，简称 流． 3. 波形图： 或 随时间变化的图象． 4. 日常生活和生产中所使用的交变电流是按 规律变化的交变电流． 5. 交流发电机的基本结构： 、磁极、滑环及 ． 6. 交变电流的产生 我们日常生活和生产中所使用的电流大多是交变电流。 （１）中性面（线圈与磁感线垂直的平面） 1）磁通量Φ 2）E ＝ ，磁通量的变化率 为 t ?Φ ?

3）当线圈转至中性面时，电流方向发生改变 4）线圈转动一周电流方向改变 次 （２）最大值面（线圈与磁感线平行的平面） 1） 磁通量Φ为 2） E 最大，磁通量的变化率 四、 要点透析 交变电流是如何产生的？ 1．产生过程 如图所示，用矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电流． (1)切割磁感线的有效边是图中的ab 和cd . (2)线圈平面平行磁感线的位置，即通过线圈平面的磁通量为零的位置(图乙、丁中位置)，两有效边的切割速度方向垂直磁感线，产生的感应电动势最大． (3)线圈平面垂直磁感线的位置，即通过线圈平面的磁通量最大的位置，两有效边的切割速度方向平行磁感线，不切割磁感线，线圈中的感应电动势为零． 2．过程分析 线圈由甲位置转到乙位置过程中，电流方向为b →a →d →c . 线圈由乙位置转到丙位置过程中，电流方向为b →a →d →c . 线圈由丙位置转到丁位置过程中，电流方向为a →b →c →d . 线圈由丁位置回到甲位置过程中，电流方向为a →b →c →d . ３.总结提升 t ?Φ?

第五章第一节交变电流

交变电流 第一节交变电流 ［学习目标］1.会观察电流(或电压)的波形图，理解交变电流和直流的概念. 2.理解交 变电流的产生过程，会分析电动势和电流方向的变化规律. 3.知道交变电流的变化 规律及 表示方法，知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义. 侦习导学新知探究 ［学生用书P 40］ 一、交变电流和交变电流的产生 (阅读教材第31页第1段至第32页第3段) 1. 交变电流 (1) 交变电流的定义：大小和方向都随时间周期性变化的电流，简称交流 . (2) 直流：方向不随时间变化的电流. 2. 交变电流的产生 (1) 典型模型 在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是交变电流. 如图所示. (2)中性面：线圈在磁场中转动过程中，线圈平面与磁场垂直时所在的平面. I 拓展延伸？ -------------------------------------- (解疑难) △① 1. 中性面的特点：磁通量 ①最大，磁通量的变化率 W = 0,瞬时感应电动势 时感应电流i= 0，电流的方向将发生改变. 2. 垂直中性面的垂面特点：磁通量 ①二0，磁通量的变化率 瞬时感应电流最大. 更抄1.(1)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流. (2) 当线圈中的磁通量最大时，产生的电流也最大. (3) 当线圈平面与磁场垂直时，线圈中没有电流. 提示：(1)X (2) X (3) V 二、交变电流的变化规律 (阅读教材第32页第4段至第33页第1段) 第五章交变电流 第五章 梳理基础释疑解难 实验装置 e= 0,瞬 晋最大，瞬时感应电动势、

1. 正弦式交变电流的定义： 按正弦规律变化的交变电流叫做正弦 式交变电流，简称正 弦式电流. 2. 正弦式交变电流的表达式 瞬时电动势：e= E m sin o t 瞬时电压：u = U m sin o t 瞬时电流：i = I m sin o t 式中E m 、U m 、I m 分别表示电动势、电压、电流的峰彳 _______ I 拓展延伸？ -------------------------------------- （解疑难） 1?峰值表达式 E m = NBSo = N ① m O E m I m =RTr. 2. 从两个特殊位置开始计时瞬时值的表达式 亟‘抄2.（1）在匀强磁场中线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中，某些特殊时段, 可能感应电动势和磁通量同时变大. （ ） ⑵表达式为e= E m Sin wt 勺交变电流为正弦式交变电流， 表达式为e= E m Sin o t 的交 变电流也是正弦式交变电流. （ ） （3）线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流，峰值越大，则瞬时 值也越大.（ ） 提示：（1）X （2） V （3） X 多维谦?准題细通羌 交变电流的产生过程 [学生用书P 41] 本类问题主要从中性面和它的垂直面两个位置的磁通量、 势大小和感应电流的方向等几个方面进行考查. （自选例题，启迪思维） 1. 矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流, 正确的是（ ） 磁通量的变化率、感应电动 下列说法

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）

高中物理交变电流知识点总结

交变电流知识点总结 一、交变电流 1定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流，称为交变电流，简称交流，用符号“~”表示。 2特点：电流方向随时间做周期性变化，是交流电最主要的特征，也是交流电与直流电最主要的区别。 3、正弦式交变电流 交流电产生过程中的两个特殊位置 图像

4、描述交变电流的物理量 4.1周期和频率 （1）周期：交变电流完成一次周期性变化所需要的时间叫做交变电流的周期，用符号T表示，其单位是秒（s）。 （2）频率：交变电流在1s内完成周期性变化的次数叫做交变电流的频率，用符号f表示，其单位是赫兹（Hz）。 5、解题方法及技巧 5.1正弦交变电流图像的信息获取 ? ? → ? ? ?? → ? ? ? ?→ ? ? 直接读取：最大值、周期 最大值有效值 图像信息 间接获取周期频率、角速度、转速 瞬时值线圈的位置 5.2交变电流有效值的求解方法 （1）对于按正（余）弦规律变化的电流，可利用交变电流的有效值与峰值的关系求解，即E=、U、I= （2）对于非正（余）弦规律变化的电流，可从有效值的定义出发，由热效应的“三同原则”（同电阻、同时间、同热量）求解，一般选一个周期的时间计算。 5.3交变电流平均值和有效值的区別 求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值，q It =。平均值的计算需用E t Φ ? = ? 和

E I R = 。切记122E E E +≠，平均值不等于有效值。 三、变压器和远距离输电 1、变压器的构造 如图甲所示为变压器的结构图，它是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。跟电源相连的叫原线圈；另一^线圈跟负载连接，叫副线圈。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。图乙是电路符号。 2、工作原理 变压器的工作原理是电磁感应的互感现象。当在原线圈上加交变电流时，电流的大小和方向不断改变，它在铁芯中产生交变的磁场，穿过副线圈，变化的磁场在副线圈上产生感应电动势。这样原、副线圈在铁芯中的磁通量发生了变化，从而发生互感现象，产生了感应电动势。 3、能量转化过程 →→原线圈的电能 磁场能副线圈的电能 续表

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)

高中物理第3章交变电流第1节交变电流的特点教学案鲁科版2

第1节交变电流的特点 一、恒定电流和交变电流的比较 1．恒定电流 大小和方向都不随时间变化的电流是恒定电流( 如图3-1-1甲)。 2．交变电流 大小和方向随时间做周期性变化的电流是交变电流(如图3-1-1乙)。 图3-1-1 二、交变电流的周期和频率 1．交变电流的周期和频率的比较 周期(T)频率(f) 定义交变电流完成1次周期性变 化所需的时间 交变电流在1 s内完成周 期性变化的次数 单位s(秒)Hz(赫兹) 作用表示交变电流变化的快慢 我国交变电流0.02 s50 Hz 1.大小和方向随时间做周期性变化的电流是交变电流。 2．周期(频率)描述交变电流随时间变化的快慢，一个周期 内交变电流的方向改变2次，我国工农业生产和生活用电 的频率是50 Hz。 3．有效值根据电流的热效应定义和计算，正弦交流电最大 值是有效值的2倍，即E m＝2E、U m＝2U、I m＝2I。

联系 T ＝1f (或f ＝1 T ) 2.正弦式交变电流 大小和方向随时间按正弦规律变化的电流。 三、交变电流的最大值和有效值 1．最大值 交变电流在一个周期内所能达到的最大值叫做交变电流的最大值，又称峰值，以此可以表示交变电流的强弱或电压的高低。交变电流的电流、电压的峰值分别用I m 和U m 表示。 2．有效值 让交变电流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果它们在相同时间内产生的热量相等，则该恒定电流的数值就叫做交变电流的有效值。交变电流的电流、电压的有效值分别用 I 、U 表示。 3．正弦式交变电流的有效值和最大值的关系 U ＝ U m 2 ≈0.707U m ，I ＝ I m 2 ≈0.707I m 。 1．自主思考——判一判 (1)只要是交变电流，其峰值就是有效值的2倍。(×) (2)家用电器铭牌上标称的电流、电压都是指有效值。(√) (3)电容器的耐压值指的是交变电流的最大值。(√) (4)我国生活用电的频率是50Hz ，这种交变电流的方向在1 s 内改变100次。(√) (5)生活用电的电压220 V 指有效值，动力用电的电压380 V 指峰值。(×) (6)交变电流的有效值是从电流的热效应角度规定的。(√) 2．合作探究——议一议 (1)如何区分直流和交流？ 提示：区分直流和交流的依据，就是看电流的方向是否随时间变化。 (2)实验室用的打点计时器，其打点周期为什么等于0.02 s? 提示：我国工农业生产和生活用电的频率是50Hz ，周期为0.02 s ，打点计时器的打点周期等于交变电流的周期，所以等于0.02 s 。 (3)让交变电流和恒定电流通过电阻，经过一段时间后产生的热量相等，这一恒定电流的数值等于这一交流电的有效值吗？

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？

高中物理第3章交变电流第1节交变电流的特点学业分层测评鲁科版选修3-2

交变电流的特点 (建议用时：45分钟) [学业达标] 1．(多选)下列说法正确的是( ) A．使用交流电的用电器铭牌上所标示的额定电压、额定电流的数值均为最大值B．用交流电流表和电压表测得的数值是有效值 C．照明电路电压220 V指的是有效值 D．所有交变电流的有效值和最大值之间均存在E＝E m 2 、U＝ U m 2 和I＝ I m 2 的关系 【解析】各种使用交流电的用电器铭牌上所标示的数值均为有效值，故A项错误；交流电表测得的数值为有效值，故B项正确；照明电路电压220 V指的是有效值，故C项正确； E＝E m 2 、U＝ U m 2 、I＝ I m 2 是正弦式交变电流有效值和最大值的关系，故D项错误．故正确答 案为B、C. 【答案】BC 2．(多选)对于如图3-1-7所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列说法中正确的是( ) 【导学号：78870052】 图3-1-7 A．电流大小变化、方向不变，是直流电 B．电流大小、方向都变化，是交变电流 C．电流最大值为0.2 A，周期为0.01 s D．电流的周期为0.005 s，有效值为0.1 A 【解析】i－t图象中i数值的正负表示电流的方向，图中电流始终为正值，表示电流方向不变，是直流电，A对、B错；从图中可以看出每经过0.01 s，i－t图象重复一次，周期为0.01 s，电流最大值为0.2 A，C对、D错． 【答案】AC 3．对交变电流的下列说法正确的是( ) 【导学号：78870053】A．正(余)弦交变电流在一个周期内电流的方向改变两次 B．交变电流的最大值总是有效值的2倍

C ．若正弦交变电流的最大值为10 A ，则它的最小值为－10 A D ．演示交变电流随时间的变化规律时，应选用交流电流表 【解析】 一个周期内正弦交变电流方向改变两次，A 正确，只有正弦交变电流，才有 I m ＝2I 关系，B 错误，交变电流的正负表示方向，最小值为零，C 错误，交流电流表的指 针不随交变电流的周期变化而变化，故D 错误． 【答案】 A 4．如图3-1-8所示，图甲、乙分别表示两种电压的波形，下列说法正确的是( ) 甲 乙 图3-1-8 A ．图甲表示交流电，图乙表示直流电 B ．两种电压最大值都是311 V C ．两种电压的有效值相同 D ．两种电压都是交流电压，但周期、频率、有效值都不同 【解析】 两种都是交流电，周期都是2×10－2 s ，最大值都是311 V ，图甲的有效值为220 V ，图乙中由于对应相同时刻，图甲电压比图乙电压大，根据有效值的定义可知，图甲有效值要比图乙有效值大，A 、C 、D 错，B 对． 【答案】 B 5．如图3-1-9所示是一交变电流的i -t 图象，则该交变电流的有效值为( ) 图3-1-9 A ．4 A B ．2 2 A C.8 3 A D.230 3 A 【解析】 设该交变电流的有效值为I ，由有效值的定义得(I m 2 )2Rt 1＋I 2m Rt 2＝I 2 Rt .而t ＝t 1＋t 2，代入数据解得：I ＝230 3 A ，故D 正确． 【答案】 D 6．一个电热器接在10 V 的直流电压上，消耗的功率是P ，当把它接到一个正弦式交变

20182019学年高中物理第二章交变电流第一节认识交变电流分层训练粤教版选修32

第一节认识交变电流 A级抓基础 1．(多选)关于交变电流和直流电的说法中，正确的是( ) A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流 B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变 C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的 D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化 解析：直流电的特征是电流方向不变，交流电的特征是电流方向改变．另外交变电流不一定都是正弦式电流或余弦式电流． 答案：BD 2．(多选)下列各图象中属于交流电的有( ) 解析：A图电流的方向不变，是直流电，BCD选项中电流的大小、方向都做周期性变化，是交流电，故A错误、BCD正确． 答案：BCD 3．(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是( ) A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大 B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零 C．每当线框转过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次 D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的有效速度为零 解析：线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度与磁感线平行，不切割磁感线，所以电动势等于零，感应电流的方向也就在此时刻变化．线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，但切割磁感线的两边都垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，也可以说此时穿过线框的磁通量的变化率最大，故C、D选项正确． 答案：CD 4．(多选)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过中性面瞬间，下列说法正

确的是( ) A．线圈平面与磁感线平行 B．通过线圈的磁通量最大 C．线圈中的感应电动势最大 D．线圈中感应电动势的方向改变 解析：线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，故A错误，B正确；导线运动的方向与磁感线平行，感应电动势为零，在中性面时，感应电动势的方向改变，故C错误，D正确．答案：BD B级提能力 5．(多选)线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中可知( ) A．在A和C时刻线圈处于中性面位置 B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量最大 C．在O～D时间内线圈转过的角度为2π D．若从O～D时间为0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次 解析：A和C时刻线圈中电流最大，故线圈处于与中性面垂直的位置，故A错误；B和D时刻线圈中电流为零，此时处于中性面，此时线圈中磁通量最大，故B正确；O～D时间内为电流的一个周期，故线圈转过的角度为2π，故C正确；从O～D时间为0.02 s，则周期为0.02 s，故1 s内对应50个周期，则在1 s内交变电流的方向改变100次，故D正确．答案：BCD 6．如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是( ) 图甲

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

2018年粤教版物理选修3-2 第2章 第1节 认识交变电流

第一节认识交变电流 [先填空] 1．恒定电流：强弱和方向都不随时间改变的电流，简称直流． 2．交变电流：强弱和方向都随时间作周期性变化的电流，简称交流．3．波形图：电流或电压随时间变化的图象． 4．日常生活和生产中所使用的交变电流是按正弦规律变化的交变电流．[再判断] 1．交变电流是方向随时间作周期性变化的电流．(√) 2．只有按正弦规律变化的电流才是交变电流．(×) 3．交流电源没有正、负极之分．(√) [后思考] 如图2-1-1所示，大小随时间周期性变化的电流就是交变电流吗？

图2-1-1 【提示】 不是，只有方向随时间周期性变化的电流才为交流电． [合作探讨] 如图2-1-2所示，两二极管(单向导电性)按图示结构连入电路． 图2-1-2 探讨1：把图中电路接在干电池的两端时，可以观察到的现象是什么？ 【提示】 当接在干电池两端时，只有一个发光二极管会亮． 探讨2：把图中电路接在手摇式发电机两端时，又会观察到怎样的现象？ 【提示】 当接在手摇式发电机两端时两个发光二极管交替闪亮，原因是发电机产生与直流不同的电流，两个发光二极管一会儿接通这一个，一会儿再接通另外一个，电流方向不停地改变． [核心点击] 1．交变电流与直流电的区别 不同的交变电流的变化规律不同，常见的有以下几种情况，如图2-1-3所示． 图2-1-3

无论大小是否变化，但都有一个共同的特点，就是电流的方向一定随时间做周期性变化． 1．下列选项所示的各图象中表示交变电流的是() 【解析】B、C两图象中，虽然电流大小随时间做周期性变化，但方向从图上看在t轴一侧方向不变，故不是交变电流．A图中电流的方向没发生变化，不是交变电流．D图中，从图上看电流分布在t轴两则，电流的大小、方向均做周期性变化，是交变电流．故选D. 【答案】 D 2．如选项图所示，其中不表示交变电流的是() 【导学号：97192055】 【解析】A、B、D中电流i的方向发生了周期性变化，是交变电流；C中电流方向不变，是直流电，故选C. 【答案】 C 交变电流理解的两点注意 1．只要电流的方向发生变化，即为交变电流，若方向不变，尽管大小变化亦为直流电． 2．在i-t或u-t图中，正负表示方向，若题中给出了i-t或u-t图象，一定要注意图象的坐标原点是否为0，图中i或u值有无正负变化．