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1、一、交变电流的产生和变化规律 1交变电流：大小和_都随时间做_变化的电流，简称交流(AC) 2正弦式交变电流(如图所示),(1)定义：按_变化的交变电流 (2)产生：将闭合矩形线圈置于_磁场中，并绕_方向的轴做_转动 (3)中性面：与磁场方向_的平面 (4)正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) 电动势e随时间变化的规律：e_. 电压u随时间变化的规律：u_. 电流i随时间变化的规律：i_. 其中等于线圈转动的_，Em_.,(5)正弦交变电流的图象(如图所示),二、描述交变电流的物理量 1周期和频率 (1)周期：交变电流完成一次_变化所需的时间 (2)频率：交变电流在1 s内完成
2、_变化的次数 (3)二者关系：T_. 2峰值和有效值 (1)峰值：交变电流的电压和电流所能达到的_数值 (2)有效值：跟交变电流_等效的直流电压和电流值 (3)二者关系：对于正弦交流电有Im_，Um_.,三、电感和电容对交变电流的影响 1电感对交流的阻碍作用：交流的频率_，电感对其阻碍作用就_，“通低频，阻高频” 2电容对交流的阻碍作用：交流的频率_，电容对其阻碍作用就_，“通高频，阻低频” 思考：在现实生活中，我们经常见到家用电器铭牌上标的电压、电流，它们都是指交流电的什么值？与电容器铭牌上标的电压、电流有何不同？,答案： 一、1.方向周期性2.(1)正弦规律(2)匀强垂直磁场匀速(3)垂直
3、(4)EmsintUmsintImsint角速度NSB 三、1.越高越大2.越高越小 思考：家用电器铭牌上标的电压、电流是指交流电的有效值，电容器铭牌上标的电压、电流是指交流电的最大值,1正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置时开始计时),续表,2.对中性面的理解 (1)中性面是与磁场方向垂直的平面，是假想的一个参考面 (2)线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，而磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零 (3)线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大 (4)线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次，线圈转动一周，两次经过中性面，所
4、以电流的方向改变两次,3交变电流瞬时值表达式的书写基本思路 (1)确定交变电流的峰值，根据已知图象或由公式EmnBS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：线圈从中性面开始转动，则it图象为正弦函数图象，函数式为iImsin t. 线圈从垂直中性面开始转动，则it图象为余弦函数图象，函数式为iImcos t.,说明：在交变电流的产生过程中，要特别注意两个特殊位置的不同特点 (1)线圈平面与中性面重合时，SB，最大，/t0，e0，i0，电流方向将发生改变 (2)线圈平面与中性面垂直时，SB，0，/t最大，e最大，i最大，电流方向不改变,1交变电流的瞬时值、峰值、有效值和
5、平均值的比较,续表,2.对交变电流有效值的理解 交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)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”要取周期的整数倍，一般取一个周期 注意：在交流电路中，电压表、电流表等电工仪表的示数均为交变电流的有效值在没有具体说明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流指的是有效值,说明：(1)由感应电动势的最大值公式EmnBS得，Em仅由n、B、S、四个物理量所决定，与轴的具体位置和线圈的形状都无关,图中甲、乙两图分别表示两种电压的波形，其中甲所示电压
6、按正弦规律变化下列说法正确的是(),A甲表示交流电，乙表示直流电 B两种电压的有效值相等 C甲所示电压的瞬时值表达式为u311 sin 100 t V,答案：C 点评：当线圈平面转至中性面时，穿过线圈平面后磁通量最大，但磁通量的变化率为零，此时线圈里的感应电动势为零中性面是交变电流的方向转折点,跟踪训练1如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO以角速度逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角45 时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正则下列四幅图中正确的是() 甲乙,AB. CD.,答案：D,(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应
7、电动势的瞬时值表达式；,思路点拨：由磁场情况和线圈转动情况可确定瞬时值表达式，电压表和电流表的示数为电路中电压和电流的有效值，而电荷量的计算则需用该时间内的平均值,点评：(1)中性面是交变电流产生过程中的重要位置，从中性面开始计时和从其他位置开始计时计算交变电流的表达式不同 (2)交流电路中，电流表、电压表测量的都是交变电流的有效值 (3)交流电路中，欧姆定律、焦耳定律同样适用,跟踪训练2阻值为10 的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上，以下说法正确的是() A电压的有效值为10 V,答案：BC,某同学在研究电容、电感对恒定电流以及交变电流的影响时，采用了如图所示的电路，其中，L1、L2是两
8、个完全相同的灯泡，已知把开关置于3、4时，电路与交流电源连通，稳定后的两个灯泡发光亮度相同，则该同学在如下操作过程中能观察到的实验现象是(),A当开关置于1、2时，稳定后L1、L2二个灯泡均发光，且亮度相同 B当开关置于1、2时，稳定后L1、L2二个灯泡均发光，且L1比L2亮 C当开关置于3、4时，稳定后，若只增加交变电流的频率，则L1变暗，L2变亮 D在开关置于3、4的瞬间，L2立即发光，而L1亮度慢慢增大,解析：当开关置于1、2时，稳定后因电容器隔直流，故电路断开，L2不发光，A、B错误；在开关置于3、4的瞬间，电容器通交流，L2立即发光，由于电感的自感作用，L1亮度慢慢增大，D正确；当开
9、关置于3、4稳定后，增加交变电流频率，容抗减小，感抗增大，L1变暗，L2变亮，C正确 答案：CD,点评：电感线圈和电容器在交变电流电路中相当于一个电阻，但表示它们对交变电流阻碍作用大小的感抗和容抗与导体的电阻有很大的不同，导体的电阻由导体本身性质决定，与接在导体两端的电源无关，而感抗和容抗不但与电感和电容有关，还与交变电流的频率有关，对于同一电感线圈或电容器来说，它们的感抗和容抗都不是固定不变的，而是随电源的频率的变化而变化，可概括为： 电感是“通直流、阻交流，通低频，阻高频”； 电容是“通交流、隔直流，通高频，阻低频”,跟踪训练3如图所示，三个灯泡相同，而且耐压足够高，电源内阻忽略当单刀双掷
10、开关S接A时，三个灯亮度相同，那么S接B时() A三个灯亮度相同 B甲灯最亮，丙灯不亮 C甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮 D只有丙灯不亮，乙灯最亮,答案：D 解析：开关S接A时，甲、乙、丙三个支路均有交流电通过，开关S接B时，电路处于直流工作状态，电容C“隔直、通交”；电感L“阻交、通直”；R对交、直流有相同的阻抗可判断此时电路中I丙0，I甲不变，I乙增大；又因为灯泡亮度与热功率(PI2R)成正比，所以只有丙灯不亮，乙灯最亮，故选D项,1矩形线圈绕垂直匀强磁场磁感线的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法正确的是() A穿过线圈的磁通量最大，线圈中感应电动势最大 B穿过线圈的磁通量最大，线圈中
11、感应电动势等于零 C线圈中感应电流最大，方向将改变 D线圈中感应电流等于零，方向将改变 答案：BD 解析：当线圈通过中性面时，垂直于磁场，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中感应电动势等于零，电流方向将改变，选项BD正确,答案：D,答案：A,4(2010长沙模拟)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为Em.设t0时线圈平面与磁场平行，当线圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，交变电流的电动势表达式为() Ae2Emsin 2t Be4Emsin 2t CeEmcos 2t De4Emcos 2t 答案：D,解析：产生电动势的最大值
12、EmNBS 2n；n为转速 当N2N，n2n时，2，Em4Em， 所以交变电流的电动势的表达式为e4Emcos 2t.D项正确,5两相同的白炽灯L1、L2接到如图所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感线圈串联，当a、b处接电压最大值为Um，频率为f的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相同更换一个新的正弦交流电源后灯L1的亮度大于灯L2的亮度，新电源的电压最大值和频率应满足什么条件() A最大值仍为Um，而频率大于f B最大值仍为Um，而频率小于f C最大值大于Um，而频率为f D最大值小于Um，而频率仍为f 答案：A,解析：更换新正弦交流电源后灯L1亮度大于灯L2的亮度，说明和灯L1串联的电容器对交流电流的阻碍作用变小，则新电源的频率变大，故选A.,6如图所示，一个边长L10 cm，匝数N100匝的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，磁感应强度B0.50 T，角速度10 rad/s，外电路电阻R4.0 ，线圈内阻r1.0 .,(1)求线圈转动的周期和感应电动势的最大值； (2)写出线圈由图中所示位置开始计时时，感应电动势的瞬时表达式； (3)求交流电压表的示数,
