高考物理复习方案 第1讲 交变电流的产生及描述

高考物理复习方案 第1讲 交变电流的产生及描述内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 体系构建考纲点击变电流的图象 ()值和有效值 ()实验十一：传感器的简单使用复习指导握变压器的电压比和电流比，了解变压器的电压、电流和功率的决定因素，熟悉远距离输电的流程图。 时注意与生产、生活实际相联系。 交变电流的产生和变化规律光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 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。 如图 1011(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流。 其中(a) 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(b) 为矩形脉冲电流，(c)(d)为锯齿形扫描电流。 图 10112中性面(1)定义：与磁场方向 2、垂直的平面。 (2)特点：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。 线圈转动一周，两次经过中性面。 线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次。 图 10123正弦式电流的产生和变化规律(1)产生：当闭合线圈由中性面位置( 图 1012 中 置)开始在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变化的函数是正弦函数。 (2)变化规律：电动势(e) ：e E 电压(u) ：uU 电流(i) ：iI 正弦式电流的变化规律及对应图象(线圈在中性面位置开始计时)规律物理量函数 图象光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 mteE mtu Umt i 3、I mt )线圈平面与中性面重合时，SB， 最大， 0，e0，i0，电流方向将发生2)线圈平面与中性面垂直时，SB，0， 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改由正弦交流电的图象可信息获取(1)交变电流的最大值。 (2)周期(频率 f )。 1T(3)任意时刻线圈中产生的电流的大小和方向。 4交变电流瞬时值表达式书写的基本思路(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象或由公式 Em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：线圈从中性面位置开始转动，则 it 图象为正弦函数图象，函数式为 iI t。 线圈从垂直中性面位置开始转动，则 it 图象为余弦函数图象，函数式为 iI t。 生 4、交变电流的图象如图1013 所示，由图中信息可以判断()光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 13A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为零C从 AD 时刻线圈转过的角度为 32D从 OD 时刻历时 s，在 1 s 内交变电流的方向改变 100 次解析：选 题图可知，在 O、B 、D 时刻感应电流为零，所以此时线圈恰好在中性面的位置，且穿过线圈的磁通量最大；在 A、C 时刻感应电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时穿过线圈的磁通量为零；从 A 到 D 时刻，线圈旋转 3/4 周，转过的角度为 ；如果从 O 到 D 时刻历时 s，恰好为一个周期，所以 5、 1 s 内线圈运动 50 个周期，32100 次经过中性面，交变电流的方向改变 100 次。 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 T。 2(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(。 (3)周期和频率的关系：T 或 f。 1f 1变电流的四值(1)瞬时值：它反映不同时刻交流电的大小和方向，正弦交流电瞬时值表达式为：eE t，i I t，u 应当注意必须从中性面开始计时)(2)最大值：也叫峰值，它是瞬时值的最大值，它反映的是交流电大小的变化范围，当线圈平面跟磁感线平行 6、时，交流电动势最大，其值为 轴垂直于磁感线)。 (3)平均值：可用法拉第电磁感应定律 n 来求。 )有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果它们在交流电的一个周期内产生的热量相等，就把这个恒定电流的数值叫做这一交流的有效值，正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是：光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 E m/ ，I I m/ ，UU m/。 2 2 23电感和电容对交变电流的影响(1)电感器：感抗(X L2指电感线圈对正弦交变电流的阻碍作用。 作用：通直流、通低频、阻高频。 (2)电容器：容抗(X C )：指电容器对正弦交变电流的阻碍作用。 12 7、用：通高频、阻低频、隔直流。 1 交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值eE t iI 大的瞬时值r 讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值EE m/ 2UU m/ 2II m/ (只适用于2正弦式电流)(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等) (2)电气设备“铭牌”上所标的一般是指有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值vm 的理解由感应电动势的最大值 n、B、S、 四个物理量有关，与轴的具体位置和线圈的形状无关。 3对有效值的理解 8、(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应( 电流通过电阻产生热量)进行定义的，所以光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，要紧扣电流通过电阻生热进行计算。 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。 (2)利用两个公式 Q t 和 QI 2以分别求得交变电流的电压有效值和电流有效3)并不是所有交变电流的有效值都是 I ，只有正余弦交变电流的有效值才是，其4)若图象部分是正弦(或余弦 )交流电，其中的 和 周期部分可直接应用14 12II m/ ，U 的关系。 2 2(5)交变电流的有效值不是交变电流的平均值。 有效值是根据电流的热效应规定的， 9、而交变电流的平均值是交变电流中物理量对时间的平均值，交变电流的平均值的大小与 t 的取值有关，在计算交变电流通过导体产生的热量、热功率时只能用交变电流的有效值，不能用平均值，而在计算通过导体的电荷量时，只能用交变电流的平均值，而不能用有效值。 2已知某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图 1014 所示的规律变化。 今与这个电阻元件串联一个多用电表(已调至交流电流挡)，则多用电表的读数为()图 1014A4 A B4 A D5 C多用电表的读数为有效值，由 2R (3 )2R ，得 I5 A、C(82) 变电流的产生及变化规律命题分析 本考点为高考热点，主要考查正弦交流电的产生及其变化规律，以 10、选择或计算题呈现。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 例 1(2012安徽高考)图 1015 甲是交流发电机模型示意图。 在磁感应强度为 一矩形线圈 绕线圈平面内垂直于磁感线的轴 动，由线圈引出的导线 别与两个跟线圈一起绕 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 别用它们的横截面来表示。 已知 度为 L1，度为 圈以恒定角速度 逆时针转动。 ( 只考虑单匝线圈)图 1015(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 表达式；(2)线圈平面处于与中性面 11、成 0 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 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)思维流程第一步：抓信息关键点关键点 信息获取(1)矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴匀速转动 产生正弦交流电(2)从中性面计时 按正弦规律变化第二步：找解题突破口(1)要求线圈中的感应电动势，可由 EBl 推出。 (2)要求线圈转动一周电阻 R 产生的焦耳热。 可求出 而求出 E，再由 QI 2算。 第三步：条理作答解析(1)矩形线圈 动过程中，只有 割磁感线，设 转动速度为 v，则v t 时刻，导线 切割磁感线而产生的感应 12、电动势均为 L 1由图可知 vyv t 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 2E 1t (2)当线圈由题图丙位置开始运动时，在 t 时刻整个线圈的感应电动势为L 1t 0)(3)由闭合电路欧姆定律可知I 上产生的焦耳热为其中 T 2于是 )2 r答案(1)e 1t(2)L 1t 0)(3)2r 1推导正弦交流电的瞬时值表达式，要画出主视图，再由 EBl 导出线圈总电动势等于每段导体切割产生的电动势之和。 2求焦耳热、热功率必须用有效值。 互动探究(1)若从与中性面垂直的位置开始计时，写出电动势的瞬时值表示式。 (2)求线圈从中性面转到与磁场平行的位置时通过 R 的电荷量是多少。 解析：(1)若从与中性面垂直的位置开始计时，则光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址。