第11章第1讲交变电流的产生和描述—2021届高中物理一轮复习讲义（机构）

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第十一章交流电、传感器及其应用

第 1 讲交变电流的产生和描述

【教学目标】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．

【重、难点】1.交变电流的变化规律及应用；2.有效值的理解和计算

【知识梳理】

（1）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。（）

（2）线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。（）

（3）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改

变。（）

（4）交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。（）

（5）交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。（）

（6）交变电流的峰值总是有效值的倍。（）

考点一　交变电流的产生及变化规律

1．交变电流

（1）定义：和都随时间做周期性变化的电流．

（2）常见类型：如图甲、乙、丙、丁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，简称正弦交流电，如图甲所示．

2．正弦式交变电流的产生

（1）线圈绕垂直于方向的轴匀速转动．

（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 ，＝，e＝，i＝，电流方向将发生改变．

② 线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝，，e ，i ，电流方向不改变．

（3）电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈次通过中性

面，因此在一个周期内电流的方向改变次．

（4）交变电动势的最大值 Em＝NBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关。

3．正弦式交变电流的变化规律（线圈从中性面位置开始计时）

　规律

物理量

函数表达式图象

磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt

电动势 e＝Emsin ωt＝NBSωsin ωt

电压 u＝Umsin ωt＝sin ωt

电流 i＝Imsin ωt＝sin ωt

例1．（多选）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，其在同一磁场中匀速转动过程中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＝10sin 5πt（V） D．交流电 b电压的最大值为 V

例2．（多选）如图所示，矩形线圈 abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴 P1和P2以

相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时，下列说法中不正确的是（　　）

A．线圈绕 P1转动时的电流等于绕 P2转动时的电流

B．线圈绕 P1转动时的电动势小于绕 P2转动时的电动势

C．线圈绕 P1和P2转动时电流的方向相同，都是 a→b→c→d→a

D．线圈绕 P1转动时 dc 边受到的安培力大于绕 P2转动时 dc 边受到的安培力

例3．（多选）如图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极 N、S间的磁场可视为水平方向的匀强

磁场，为交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴 OO′沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开

始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是（　　）

A．线圈转动的角速度为 50π rad/s B．电流表的示数为 10 A

C．t＝0.01 s 时，线圈平面与磁场方向平行 D．t＝0.02 s 时，电阻 R中电流的方向自右向左

交变电流图象的“五个”确定及瞬时值表达式的书写

1．交变电流图象的五个确定

（1）确定交变电流的最大值（峰值）；

（2）确定不同时刻交变电流的瞬时值；

（3）确定周期 T（频率 f＝）；

（4）确定中性面对应的时刻；

（5）确定交变电流方向改变时对应的时刻．

2．书写交变电流瞬时值表达式的基本思路

（1）确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式 Em＝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．

① 若线圈从中性面位置开始计时，则 i－t图象为正弦函数图象，函数式为 i＝Imsin ωt．

② 若线圈从垂直中性面位置开始计时，则 i－t图象为余弦函数图象，函数式为 i＝Imcos ωt．

考点二　交流电有效值的求解

1．计算有效值的根据是电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相

同热量”列式求解

2．利用公式 Q＝I2Rt 和Q＝t可分别求得电流有效值和电压有效值

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摘要：

第十一章交流电、传感器及其应用第1讲交变电流的产生和描述【教学目标】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．【重、难点】1.交变电流的变化规律及应用；2.有效值的理解和计算【知识梳理】（1）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。（）（2）线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。（）（3）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。（）（4）交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。（）（5）交流电压表和电流表测量的是交流...

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