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1、(1)交变电流：强度和 都随时间做 变化的电流叫交变电流(2)正弦式交变电流的产生：一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 转动，就可产生正弦式交变电流,1交变电流的产生及其变化规律,周期性,匀速,方向,(3)正弦式交变电流的变化规律中性面：与磁场方向垂直的平面叫中性面中性面的特点：线圈转到中性面位置时，穿过线圈的磁通量最，但磁通量的变化率为，感应电动势为，线圈每经过一次中性面，电流的方向改变,大,零,零,一次,变化规律：eEmsintuUmsintiImsint以上各式成立的条件均为：t0时，线圈在中性面正弦交变电流的图象：如图1411所示,(1)有效值定义：让交流和直流通过相同的电阻，如
2、果它们在相同时间内产生相同，这一直流的数值，叫做该交变电流的有效值，可用“E、I、U”来表示正弦式交变电流的有效值与峰值的关系,2表征交变电流的物理量,热量,(2)周期、频率和角频率(角速度)及关系周期T：交变电流完成一次周期性变化所用的时间；频率f：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数；角频率()；每秒转过的角弧度，转速(n)是指单位时间内转动的圈数，单位有：r/min或r/s，角速度是指单位时间内转过的角度，单位是rad/s；,我国民用交变电流的周期T0.02 s，频率f50 Hz，角频率100 rad/s.,(1)电感对交变电流的阻碍作用电感对交变电流的阻碍作用的大小，用感抗XL表示，
3、交变电流频率f越大，线圈自感系数L越大，XL就越大(表达式XL2fL)电感对交变电流有阻碍作用的原因：当线圈中电流发生变化时，线圈本身产生自感电动势，自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化,3电感和电容对交变电流的作用,扼流圈有两种：一种叫做低频扼流圈，线圈的自感系数L很大，作用是“通直流， ”；另一种叫高频扼流圈，线圈的自感系数L很小，作用是“通低频， ”,阻交流,阻高频,(2)电容器对交变电流的作用交变电流能够通过电容器，电容器交替进行，电路中有了电流，表现为交流电通过了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘电介质电容对交变电流阻碍作用的大小，用容抗XC表示，交变电流频率越大，电
4、容越大，XC就越小(表达式：XC 电容器在电路中表现为“通交流， ；通高频，”,充电,和放电,阻直流,阻低频,如图1412甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO以恒定的角速度转动，当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图1412乙所示的余弦规律变化，在t 时刻(),1交变电流的产生及变化规律,A线圈中的电流最大B穿过线圈的磁通量为零C线圈所受的安培力为零D穿过线圈磁通量的变化率最大解析线圈从图中位置转过90，线圈平面垂直磁感线，此时穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小(为零)，线圈中不产生感应电动势，感应电流为零，A、B、D均错答案C,解答交流电
5、产生问题的注意重点：(1)要清楚交变电流的产生过程，对中性面的理解要深刻透彻；线圈处于中性面时，通过线圈的磁通量最大但磁通量的变化率却为零，同时中性面又是交变电流方向的转折点(2)交变电流的变化规律要从函数表达式与图象两方面结合起来理解,一矩形线圈在匀强磁场中以角速度4 rad/s匀速转动，产生的交变电动势的图象如图1413所示，则(),A交变电流的频率是4 HzB当t0时，线圈平面与磁感线平行C当t0.5 s时，e有最大值D交变电流的周期是0.5 s,解析由于线圈转动的角速度试题中已给出，所以线圈的转动频率可以由公式直接求出，线圈的频率和交变电流的频率是相同的4 rad/s，而2f，故f2
6、Hz，T 0.5 s由图象可看出：t0时e0，线圈位于中性面，即线圈平面跟磁感线垂直t0.5 s时，t2，e0.所以，应选D.答案D,如图1414所示，匀强磁场B0.1 T，所用矩形线圈的匝数N100，边长ab0.2 m，bc0.5 m，以角速度100 rad/s绕OO轴匀速转动当线圈平面通过中性面时开始计时，试求：,2交变电流瞬时值、最大值、有效值和平均值的应用,(1)线圈产生的感应电动势的峰值；(2)线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(3)由t0至t 过程中的平均电动势值,解析(1)因线圈在匀强磁场中绕OO轴匀速转动所以EmNBS又Sabbc所以EmNBabbc1000.10.20.5100
7、V314 V(2)由于线圈平面通过中性面开始计时，所以交流电瞬时值表达式eEmsinT314sin100tV,答案(1)314 V(2)314sin100tV(3)200V,(1)交变电流的瞬时值表达式是正弦函数，还是余弦函数，与计时起点有关，写瞬时值表达式时，须明确指出计时起点(2)计算电功、电热时须用有效值，计算通过导体的电量时须用平均值，在考虑电容器的耐压值时，须用最大值,如图1415所示为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场感应强度B0.5 T，线圈匝数n50，每匝线圈面积0.48 m2，转速150 r/min，在匀速转动过程中，从图示位置线圈转过90开始计时(1)写出交变感应电动瞬时值的
8、表达式(2)画出et图线,解析(1)当线圈平面经过中性面开始计时，则线圈在时间t内转过角度t，于是瞬时感应电动势eEmsint，其中EmnBS.由题意知n50，B0.5 T， rad/s5 rad/s，S0.48 m2，EmnBS500.50.485 V188 V，所以e188sin 5t V.,(2)根据交流电的方程画图线时，最大值是正弦图线的峰值，由纵轴上的刻度值标出，交流电的频率与正弦图线的周期相对应， ，而周期由时间轴上的刻度值标出T2/0.4 s，et图线如图1416所示,答案(1)e188sin 5t V(2)见解析图,如图1417所示的电感线圈，C为电容，A、B为两只相同的灯泡，
9、将它们如右图接在电压为U的交流电源上，两灯泡的亮度一样，若保持电源电压不变，而将电源频率增大，下列关于两灯泡发光情况的说法中正确的是(),3电感和电容对交变电流的影响,A两灯泡的亮度不变BA灯泡亮度不变，B灯泡变亮CA灯泡变暗，B灯泡变亮DA灯泡变亮，B灯泡变暗解析电源频率增大时，电感L对电流的阻碍作用增大，电容C对电流的阻碍作用变小，故A灯泡变暗，B灯泡变亮答案C,电源频率越高，电感L对电流的阻碍作用越大，电容C对电流的阻碍作用越小,两相同的白炽灯L1、L2接到如图1418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
10、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条件条件？,A最大值仍为Um，而频率大于fB最大值仍为Um，而频率小于fC最大值大于Um，而频率为fD最大值小于Um，而频率仍为f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.答案A,如图1419甲所示，A、B表示真空中水平放置的相距为d的平行金属板，板长为L，两板加电压后板间电场可视为匀强电场，图乙表示一周期性的交流电压波形，在t0时，将图乙的交变电压加在A、B两板，此时恰有一质量为m、电量为q的粒子在板间中央
11、沿水平方向以速度v0射入电场，若此粒子在离开电场时恰能以平行于A、B两板的速度飞出，求,4交流电知识与力学知识的综合应用,(1)A、B两板上所加交变电压的频率应满足的条件(2)该交变电压U0的取值范围(忽略粒子的重力),在解决交流电知识和力学综合问题时，应注意以下几点：(1)由于交流电流的大小和方向、交流电压的大小和正负，都随时间周期性变化，这就引起磁场、电场的强弱和方向周期变化因此，在研究带电体在场中受力时，一定要细微地进行动态受力分析,(2)分析具体问题时，要在研究分析物体在整个过程中各个阶段的运动性质、建立起动态的物理图象上下功夫，不能简单地认为物体受力方向改变时，物体一定同时改变运动方
12、向，要根据物体的初始状态和受力条件这两个决定因素来确定物体的运动性质，下面例题则是从相反的方向来说明这一点(3)分析时还应注意由于交流电的周期性变化而引起的分析结果出现多解的可能,如图14110所示，在真空中速度v6.4107 m/s的电子束，连续地射入两平行板间极板长度为L8.0102 m，间距d5.0103 m两极板不带电时，电子束沿两极板之间的中线通过在极板上加上50 Hz的交变电压UU0sint，如果所加电压的最大值U0超过某一值UC时，将开始出现以下现象：电子束有时能通过两极板，有时间断，不能通过求：,(1)UC的大小；(2)U0为何值时才能使通过的时间t通跟间断的时间t断之比t通t
13、断21.(电子质量m9.11031 kg，电荷量e1.61019 C)解析本题考查了交流电瞬时值的求法及带电粒子在交变电场中的运动,答案(1)91 V(2)105 V,【例】如图14112所示，矩形线圈abcd在磁感强度B2 T的匀强磁场中绕轴OO，以角速度10 rad/s匀速转动，线圈共10匝，ab0.3 m，bc0.6 m，负载电阻R45 .求：(1)电阻R在0.05 s内所产生的热量；(2)0.05 s内流过的电荷量(设线圈从垂直中性面开始转动),错解解法1：第一步，求电流的有效值，用有效值来计算热量电动势的最大值为m2nBlvnBS1020.30.610113.1(V)所以0.05 s
14、内R上发出的热量QI2Rt5.76(J)第二步，根据有效值求通过R上的电量，由题意0.05 s内通过R的电流方向不变qIt1.60.050.08 (C),分析纠正交流电的有效值是从电流产生焦耳热相等的角度出发，使交流电与恒定电流等效；交流电的平均值是从电流通过导线横截面的电量相等的角度出发，使交流电与恒定电流等效，两个概念的出发点不同电动势的最大值为m2nBlvnBS1020.30.610113.1(V),答案见解析,将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图14113的匀强磁场中匀速转动，转速为n.导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为(),答案B,
