第十一章第1讲　交变电流的产生和描述

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五年高考(全国卷)命题分析

五年常考热点五年未考重点

交变电流的产生和描述 2018 3卷16 题1.交变电流的产生

2.远距离输电问题

3.传感器的简单使用

变压器原理与基本关系应用 2016

2015

1卷16 题、3卷19 题

1卷16 题

变压器的动态分析 2014 2卷21 题

1.考查方式：从近几年命题看，高考对本章内容考查命题频率较低，主要体现在“三突

出”；一是突出考查交变电流的产生过程；二是突出考查交变电流的图象和交变电流的

“四值”；三是突出考查变压器及远距离输电.难度不大，多以选择题的形式命题.

2.命题趋势：变压器结合电路分析仍将是今后命题的热点.

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，＝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，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

Em＝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(中性面开始计时)

e＝nBSω sin 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＝＝(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＝或 f＝.

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.

(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＝，U＝，E＝.

(5)交变电流的平均值

＝n，＝.

自测 2　(2018·安徽省安庆市二模)小型手摇发电机线圈共有 N匝，每匝可简化为矩形线圈

abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，磁感应强度大小为 B，方向垂直于线圈中心轴 OO′，

线圈绕 OO′匀速转动，如图 1所示.矩形线圈 ab 边和 cd 边产生的感应电动势的最大值都为

E0，该发电机外接负载电阻，则(　　)

图1

A.当线圈处于中性面位置时磁通量的变化率最大

B.线圈从中性面位置转过 180°过程中，线圈中磁通量的变化量为零

C.线圈转动过程中电动势的有效值为 NE0

D.线圈转动过程中电动势的最大值为 2NE0

答案　D

解析　当线圈处于中性面位置时磁通量最大，磁通量的变化率为零，选项 A错误；线圈从

中性面位置转过 180°过程中，线圈中磁通量的变化量为 2BS，选项 B错误；矩形线圈 ab 边

和cd 边产生的感应电动势的最大值都为 E0，所以矩形线圈产生的感应电动势的最大值是

2NE0，电动势的有效值 U＝＝NE0，选项 C错误，D正确.

命题点一　交变电流的产生及变化规律

1.交变电流的变化规律(线圈在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

2.交变电流瞬时值表达式的书写

(1)确定正弦交变电流的峰值，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.如：

① 线圈在中性面位置开始计时，则 i－t图象为正弦函数图象，函数表达式为 i＝Imsin ωt.

② 线圈在垂直于中性面的位置开始计时，则 i－t图象为余弦函数图象，函数表达式为 i＝

Imcos ωt.

例1　(多选)(2016·全国卷Ⅲ·21)如图 2，M为半圆形导线框，圆心为 OM；N是圆心角为直

角的扇形导线框，圆心为 ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线

OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面.现使线框 M、N在t＝0时从图示位

置开始，分别绕垂直于纸面且过OM和ON的轴，以相同的周期 T逆时针匀速转动，则(　　)

图2

A.两导线框中均会产生正弦交流电

B.两导线框中感应电流的周期都等于 T

C.在t＝时，两导线框中产生的感应电动势相等

D.两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等

答案　BC

解析　两导线框进入磁场过程中，匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项 A

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摘要：

五年高考(全国卷)命题分析五年常考热点五年未考重点交变电流的产生和描述20183卷16题1.交变电流的产生2.远距离输电问题3.传感器的简单使用变压器原理与基本关系应用201620151卷16题、3卷19题1卷16题变压器的动态分析20142卷21题1.考查方式：从近几年命题看，高考对本章内容考查命题频率较低，主要体现在“三突出”；一是突出考查交变电流的产生过程；二是突出考查交变电流的图象和交变电流的“四值”；三是突出考查变压器及远距离输电.难度不大，多以选择题的形式命题.2.命题趋势：变压器结合电路分析仍将是今后命题的热点.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...

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