高三物理一轮复习 交变电流的产生及描述教学一体案VIP免费

交变电流的产生及描述1．交变电流(1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流。如图10－1－1(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流。其中(a)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图(b)为矩形脉冲电流，(c)(d)为锯齿形扫描电流。图10－1－12．中性面(1)定义：与磁场方向垂直的平面。(2)特点：①线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零。②线圈转动一周，两次经过中性面。线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次。图10－1－23．正弦式电流的产生和变化规律(1)产生：当闭合线圈由中性面位置(图10－1－2中O1O2位置)开始在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变化的函数是正弦函数。(2)变化规律：①电动势(e)：e＝Emsin_ωt；②电压(u)：u＝Umsin_ωt；③电流(i)：i＝Imsin_ωt。1．正弦式电流的变化规律及对应图象(线圈在中性面位置开始计时)规律物理量函数图象磁通量Φ＝Φm·cosωt＝BScosωt电动势e＝Em·sinωt＝nBSωsinωt电压u＝Um·sinωt＝sinωt电流i＝Im·sinωt＝sinωt2.两个特殊位置的特点(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．由正弦交流电的图象可信息获取(1)交变电流的最大值。(2)周期(频率f＝)。(3)任意时刻线圈中产生的电流的大小和方向。4．交变电流瞬时值表达式书写的基本思路(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象或由公式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线圈从中性面位置开始转动，则i－t图象为正弦函数图象，函数式为i＝Imsinωt。②线圈从垂直中性面位置开始转动，则i－t图象为余弦函数图象，函数式为i＝Imcosωt。1.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图10－1－3所示，由图中信息可以判断()图10－1－3A．在A和C时刻线圈处于中性面位置B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C．从A→D时刻线圈转过的角度为πD．从O→D时刻历时0.02s，在1s内交变电流的方向改变100次解析：选CD从题图可知，在O、B、D时刻感应电流为零，所以此时线圈恰好在中性面的位置，且穿过线圈的磁通量最大；在A、C时刻感应电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时穿过线圈的磁通量为零；从A到D时刻，线圈旋转3/4周，转过的角度为π；如果从O到D时刻历时0.02s，恰好为一个周期，所以1s内线圈运动50个周期，100次经过中性面，交变电流的方向改变100次。描述交变电流的物理量1．周期和频率(1)周期(T)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T＝。(2)频率(f)：交变电流在1s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．交变电流的四值(1)瞬时值：它反映不同时刻交流电的大小和方向，正弦交流电瞬时值表达式为：e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝Umsin_ωt。(应当注意必须从中性面开始计时)(2)最大值：也叫峰值，它是瞬时值的最大值，它反映的是交流电大小的变化范围，当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，其值为Em＝nBSω(转轴垂直于磁感线)。(3)平均值：可用法拉第电磁感应定律＝n来求。(4)有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果它们在交流电的一个周期内产生的热量相等，就把这个恒定电流的数值叫做这一交流的有效值，正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是：E＝Em/，I＝Im/，U＝Um/。3．电感和电容对交变电流的影响(1)电感器：①感抗(XL＝2πfL)：指电感线圈对正弦交变电流的阻碍作用。②作用：通直流、通低频、阻高频。(2)电容器：①容抗(XC＝)：指电容器对正弦交变电流的阻碍作用。②作用：通高频、阻低频、隔直流。1．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值Em＝nBSωIm＝讨论...