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1、1.交变电流必必备知知识自主学自主学习关关键能力能力合作探究合作探究随堂演随堂演练达达标自自测素养目标1.知道交变电流、直流的概念知道交变电流的峰值、瞬时值的含义(物理观念)2掌握交变电流的产生和变化规律(科学思维)必必备知知识自主学自主学习一、交变电流及其产生1交变电流主要判断依据为方向是否变化(1)交变电流：大小和方向随时间做_变化的电流，简称交流(2)直流：_不随时间变化的电流大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流周期性方向2交变电流的产生(1)产生条件：在匀强磁场中，矩形线圈绕_方向的轴匀速转动磁通量最大，感应电流为0(2)中性面：线圈在磁场中转动的过程中，线圈平面与磁场_时所在的
2、平面垂直于磁场垂直二、交变电流的变化规律1从两个特殊位置开始计时瞬时值的表达式开始计时位置从中性面位置开始计时从与中性面垂直的位置开始计时感应电动势e_e_电压u_u_电流i_i_式中Em、Um、Im分别是电动势、电压、电流的最大值，也叫峰值EmsintEmcostUmsintUmcostImsintImcost2正弦式交变电流：按_规律变化的交变电流，简称_3几种不同类型的交变电流在实际应用中，交变电流有不同的变化规律，常见的有以下几种，如图所示正弦正弦式电流走 进 生 活(判断)如图2甲为风力发电机(图1)检测电路的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁铁转动，磁铁下方的检测线圈与
3、电压传感器相连，某一风速时，传感器显示如图乙所示，则(1)磁铁的转速为10r/s.()(2)电压的最大值为12V()(3)交流电压的表达式为u12sin5t(V)()(4)由图乙可知t0.1s时，穿过线圈的磁通量最大()关关键能力能力合作探究合作探究情境探究(1)如图位置，是否有感应电动势？无感应电动势(2)如图位置，是否有感应电动势？有感应电动势，并且感应电动势最大核心归纳1.两个特殊位置的特点图示概念中性面位置与中性面垂直的位置特点BSBSBS，最大0，最小感应电流为零，方向改变感应电流最大，方向不变2.正弦式交变电流的产生条件(1)匀强磁场(2)线圈匀速转动(3)线圈的转轴垂直于磁场方向
4、应用体验例1.(多选)矩形线圈的面积为S，匝数为N，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴OO以角速度匀速转动如图所示，当转到线圈平面与磁场垂直的位置时()A线圈中的电动势为0B线圈中的电动势为NBSC穿过线圈的磁通量为0D线圈不受安培力作用解析：此时各边都不切割磁感线，所以电动势为0，A正确，B错误；线圈与磁场垂直，磁通量最大，C错误；感应电流为0，不受安培力，D正确答案：AD针对训练1.2022浙江卷1月如图所示，甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转
5、动下列说法正确的是()A甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场B乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场C甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电D乙图中线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电答案：A22022长春高二检测(多选)一矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO匀速转动时，就会在线圈中形成交变电流(如图所示)下列说法正确的是()A线圈经过甲图位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流也最大B线圈经过乙图位置时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最大，电流的方向为图中箭头指向C线圈经过丙图位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流最小D线圈从丙图位置转到丁图位置的过程中，穿过线圈的磁通量减小，产生的
6、电流在增大答案：BCD探究二正弦式交变电流的变化规律情境探究如图所示，线圈平面从中性面开始转动，经过时间t到达图示位置，线圈匀速转动的角速度为，ad边的长度为lad，ab边的长度为lab(O为a、d中点)，试分析回答下列问题(1)线圈转过的角度为多少？(2)ab边的线速度跟磁感线方向的夹角为多少？(3)ab边转动的线速度大小为多少？线圈转过的角度为t.ab边的线速度跟磁感线方向的夹角t.(4)写出ab边产生的感应电动势(设线圈面积为S)的表达式？(5)写出整个线圈产生的感应电动势的表达式？(6)若线圈为N匝，则感应电动势的表达式怎样？整个线圈产生的感应电动势e2eabBSsint.若线圈为N匝
7、，则eNBSsint.核心归纳1.正弦式交变电流的表达式eEmsint，uUmsint，iImsint，其中Em、Um、Im为最大值，也叫峰值2正弦式交变电流的峰值(1)转轴在线圈所在平面内且与磁场垂直当线圈平面与磁场平行时，线圈中的感应电动势达到峰值，且满足EmnBS.(2)决定因素：由线圈匝数n、磁感应强度B、转动角速度和线圈面积S决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关(3)如图所示的几种情况中，如果n、B、S均相同，则感应电动势的峰值均为EmnBS.与转轴位置无关答案：e100sin100t(V)答案：200 V方法技巧求解交变电流瞬时值时可分四步(1)确定线圈从哪个位置开始计时，进而
8、确定表达式形式(2)确定线圈转动的角速度及线圈匝数N、磁感应强度B、线圈面积S等(3)计算电动势的最大值(峰值)EmNBS.(4)写出电动势的瞬时值表达式针对训练3.下列各图中面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动，从图示位置开始计时能产生正弦式交变电动势eBSsint的图是()答案：A答案：e50sin10t(V)答案：u40sin10t(V)探究三正弦式交变电流的图像情境探究如图是一个正弦式交变电流的图像：(1)该电流的峰值Im、周期T分别是多少？(2)写出该交变电流的瞬时值表达式核心归纳从正弦式交变电流的图像能够获得的信息如图甲所示为正弦式交变电流的et图像，
9、由图甲可以确定以下信息：(1)正弦式交变电流的峰值Em(Im、Um)及周期T；(2)可得到与之相对应的t图像和it图像，如图乙、丙所示；答案：B针对训练5.2022河南周口高二检测线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图像可推断()A在B、D时刻穿过线圈的磁通量最大B在A、C时刻线圈处于中性面位置C从A时刻到D时刻线圈转过的角度为D若从O时刻到D时刻经过0.02s，则在1s内交变电流的方向改变50次答案：A6.(多选)在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化设线圈总电阻为2，则()At0时，线圈平
10、面平行于磁感线Bt1s时，线圈中的电流改变方向Ct1.5s时，线圈中的感应电动势最大D一个周期内，线圈产生的热量为82J答案：AD规律方法正弦式交变电流图像的分析方法一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”，并理解其物理意义二变：掌握“图与图”“图与式”和“图与物”之间的变通关系三判：在此基础上进行正确的分析和判断随堂演随堂演练达达标自自测1.2022陕西宝鸡市高二检测(多选)下列图像中属于交变电流的有()解析：判断电流是交流还是直流，就看方向是否随时间周期性变化；A、B、C中的方向均发生周期性变化，它们属于交变电流，D中方向不变，所以是直流，故A、B、C正确答案：ABC2.如图所示为交
11、流发电机的示意图，从线圈通过如图所示的位置开始计时如果发电机产生的交变电流的频率为50Hz，电动势的最大值为400V，则发电机产生的电动势瞬时值表达式为()Ae400sin50t(V)Be400cos50t(V)Ce400sin100t(V)De400cos100t(V)解析：感应电动势最大值为400V，角速度为2f100，又发电机从与中性面垂直的位置开始计时，故交变电动势瞬时值的表达式为eEmcost400cos100t(V)，D正确，A、B、C错误答案：D答案：BD答案：D5在如图所示的交流发电机线圈中，如果ab边长为l1，bc边长为l2，线圈转动的角速度为，线圈匝数为n，磁感应强度为B，从图示位置开始转动，线圈电阻不计，(1)求交变电动势的峰值Em.(2)求通过电阻R的电流的瞬时值表达式答案：nBl1l2
