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1、考纲要求,第1课时 交变电流的产生和描述,一、交变电流产生 1.交变电流,(1)定义：_和_都随时间做周期性变化的电流。 (2)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式交变电流，如图(a)所示。,大小,方向,2.正弦交变电流的产生和图象,(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕_方向的轴匀速转动。 (2)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线。如图(e)、(f)、(g)所示。,垂直于磁场,二、交变电流的描述 1.周期和频率,一次周期性,次数,2.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)
2、,(1)电动势e随时间变化的规律：e_。 (2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u _。 (3)电流i随时间变化的规律：i_。其中等于线圈转动的_，Em _。,Emsin t,Umsin t,Imsin t,角速度,nBS,3.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：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值。对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关 系为：E_，U _ ，I _ 。,三、电感和电容对交变电流的影响 1.电感器对交变电流的阻碍作用,(
3、1)感抗：电感器对交变电流_作用的大小。 (2)影响因素：线圈的自感系数越_，交流的频率越_，感抗越大。 (3)感抗的应用,阻碍,大,高,较小,较小,直,交,低,高,2.电容器对交变电流的阻碍作用,(1)容抗：电容器对交变电流阻碍作用的大小。 (2)影响因素：电容器的电容越_，交流的频率越_，容抗越小。 (3)作用：“通_流，隔_流；通_频，阻_频”。,大,高,交,直,高,低,考点一 交变电流的产生及描述(/c),要点突破 1.两个特殊位置的特点,2.解决交变电流图象问题的三点注意,(1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面
4、内的位置无关。 (2)注意峰值公式EmnBS中的S为有效面积。 (3)在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解。,典例剖析 【例】 (多选)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( ),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100次 D.若乙图中b等于0.02 s，则交流电的频率为50 Hz,答案 AC,针对训练 1.(多选)(2017金华模拟)如图所
5、示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60时的感应电流为1 A。那么( ),答案 AC,2.(多选)一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知该交变电流( ),答案 AB,考点二 交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(/c),要点突破 交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较,答案 C,答案 B,2.(多选)(2017嘉兴模拟)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。电路组成如图乙所示，已知发电机线圈内阻为5.0 ，外接灯泡阻值为95.0 ，灯泡正常发光，则(
6、 ),A.电压表V的示数为220 V B.电路中的电流方向每秒钟改变100次 C.灯泡消耗的功率为509 W D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J,答案 BD,考点三 电感和电容对交变电流的影响(/b),典例剖析 【例】 (2017湖州模拟)如图所示 ，把电阻 R、电感线圈 L、电容器 C 并联接到某一交流电源上时，三只电流表的示数相同。若保持电源电压不变，而使交变电流的频率逐渐减小，则三个电流表的示数I1、I2 、I3的大小关系是( ),A.I1I2I3 B.I2I1I3 C.I3I1I2 D.I1I2I3,解析 电感线圈的特点是通低频阻高频，电容器的特点是通高频阻低频，所以当
7、频率减小时通过线圈的电流增大，通过电容器的电流减小，而通过电阻的电流不变，故B正确。 答案 B,针对训练 1.如图所示的电路，F为一交流发电机，C为平行板电容器，为使电流表A示数增大，可行的办法是( ),A.使发电机的转速增大 B.使发电机的转速减小 C.平行板电容器间换用介电常数较小的电介质 D.使电容器两板间距离增大,解析 发电机转速增大，交流电频率f增大，容抗变小，电流增大，故A正确，B错误；电容器所充电介质的介电常数变小，板间距离增大，电容变小，容抗变大，电流变小，C、D错误。 答案 A,2.(多选)在如图所示的电路中，a、b两端连接的交流电源既含高频交流，又含低频交流；L是一个25
8、mH的高频扼流圈，C是一个100 pF的电容器，R是负载电阻。下列说法正确的是( ),A.L的作用是“通低频，阻高频” B.C的作用是“通交流，隔直流” C.C的作用是“通高频，阻低频” D.通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远小于高频交流所占的百分比,解析 L是自感系数很小的高频扼流圈，其作用是“通低频、阻高频”，A正确；C是电容很小的电容器，其作用是“通高频，阻低频”，也称高频旁路电容，由于L对高频的阻碍作用和C对高频的旁路作用，使得R中的电流，低频成分远远大于高频成分，故A、C正确。 答案 AC,1.(2017台州模拟)如图所示是一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极
9、，它们的表面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转动轴旋转。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场。若从图示位置开始计时，当线框绕固定转动轴匀速转动时，下列图象中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是( ),解析 因发电机的两个磁极N、S呈半圆柱面形状，磁极间的磁感线如图所示，即呈辐向分布磁场，磁感应强度的大小不变，仅方向发生改变，故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小不变，线框越过空隙段后，由于线框切割磁感线方向发生变化，所以感应电动势的方向发生变化，综上所述，D正确。,答案 D,2.线
10、框在匀强磁场中绕OO轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如图所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是( ),A.磁通量和感应电动势都在变大 B.磁通量和感应电动势都在变小 C.磁通量在变小，感应电动势在变大 D.磁通量在变大，感应电动势在变小,解析 由题图可知，mcos ，eEmsin ，所以磁通量变大，感应电动势变小。 答案 D,答案 CD,4.一矩形线框在匀强磁场内绕垂直于磁场的轴匀速转动的过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是( ),A.t0时刻线框平面与磁场平行 B.交流电压的频率为4 Hz C.1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快 D.2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大,答案 D,5.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B0.5 T，边长L10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r1 ，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，角速度2 rad/s，外电路电阻R4 。求：,(1)转动过程中感应电动势的最大值； (2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60角时的瞬时感应电动势； (3)由图示位置转过60角的过程中产生的平均感应电动势； (4)交流电压表的示数。,答案 (1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.60 V (4)1.78 V,