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1、第第1节交变电流的产生和描述节交变电流的产生和描述 2021/8/9 星期一1一、交一、交变电流的流的产生生1交变电流：交变电流：强强度和方向都随度和方向都随时间做做 变化的化的电流叫做交流叫做交变电流流2正弦交变电流的产生：正弦交变电流的产生：将将线圈置于匀圈置于匀强强磁磁场中，并中，并绕垂直于磁感垂直于磁感线的的轴 ，线圈中就会圈中就会产生正生正(余余)弦交弦交变电流流3中性面中性面(1)定定义：与磁：与磁场方向方向 的平面的平面(2)特点特点线圈位于中性面圈位于中性面时，穿穿过线圈的磁通量圈的磁通量 ，磁通量的磁通量的变化率化率为 ，感，感应电动势为 线圈圈转动一周，两次一周，两次经过中
2、性面，中性面，线圈每圈每经过 ，电流的方流的方向就改向就改变一次一次周期性周期性匀速匀速转动垂直垂直最大最大零零零零中性面中性面2021/8/9 星期一2二、交二、交变电流的流的变化化规律律N匝面匝面积为S的的线圈以角速度圈以角速度转动，从某次，从某次经过中性面开始中性面开始计时，则e ，用，用Em表示峰表示峰值，则Em ，电流流i .三、描述交三、描述交变电流的物理量流的物理量1周期和频率周期和频率(1)周期周期T：交：交变电流完成一次周期性流完成一次周期性变化化(线圈圈转一周一周)所需的所需的 ；(2)频率率f：交：交变电流在流在1 s内完成内完成 的次数，的次数，单位是位是Hz.(3)周
3、期和周期和频率的关系率的关系T 或或f .NBSsintNBSImsint时间周期性周期性变化化2021/8/9 星期一32交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的峰值：交变电流的电流或电压所能达到的 (3)有效值：让交流与恒定电流通过相同的电阻，如果它们在一个周有效值：让交流与恒定电流通过相同的电阻，如果它们在一个周期内期内 相等，则这个恒定电流相等，则这个恒定电流I、恒定电压、恒定电压U就是这个交变就是这个交变电流的有效值电
4、流的有效值(4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系I U E .最大最大值产生的生的热量量2021/8/9 星期一42021/8/9 星期一5解析：解析：交流电的大小和方向做周期性变化，只有大小变化的电交流电的大小和方向做周期性变化，只有大小变化的电流不是交流电流不是交流电答案：答案：BCD2021/8/9 星期一6答案：答案：C2021/8/9 星期一7答案：答案：B2021/8/9 星期一84.如如图所示，所示，n50匝的矩形匝的矩形线圈圈abcd，边长ab20 cm，bc25 cm，放在磁感，放在磁感应强强度度B0.4 T的匀的匀强强磁磁场中，中
5、，绕垂直于磁感垂直于磁感线且通且通过线圈的中圈的中轴线OO匀速匀速转动，转动角速度角速度50 rad/s，线圈的圈的总电阻阻r1，外外电路路电阻阻R9.试求：求：(1)线圈在圈在图示位置示位置(线圈平面与磁感圈平面与磁感线平行平行)时感感应电动势的大小；的大小；(2)1 min时间内内电阻阻R上上产生的生的热量量Q.解析：解析：(1)线圈在图示位置产生的感应电动势最大，线圈在图示位置产生的感应电动势最大，EmnBSnBabbc，代入数值得代入数值得Em50 V.2021/8/9 星期一9答案：答案：(1)50 V(2)6.75103 J2021/8/9 星期一10正弦式正弦式电流的流的变化化规
6、律律 1正弦式电流的变化规律正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时线圈在中性面位置开始计时)2021/8/9 星期一112021/8/9 星期一122021/8/9 星期一132021/8/9 星期一14 例例11如图如图(a)所示，一矩形线圈所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴中点的轴OO以角速度以角速度逆逆 时时针匀速转动若以线圈平面与磁针匀速转动若以线圈平面与磁 场夹角场夹角45时如图时如图(b)为计时起为计时起 点，并规定当电流自点，并规定当电流自a流向流向b时电流时电流 方向为正，则下列四幅图中正确的是方向为正，则下列四幅
7、图中正确的是()2021/8/9 星期一15 思路点拨思路点拨 确定感应电流的变化图象，应从三个方面分析：确定感应电流的变化图象，应从三个方面分析：(1)感应感应电流的方向，电流的方向，(2)感应电流的大小，感应电流的大小，(3)感应电流大小的变化趋势从感应电流大小的变化趋势从而排除错误选项，确定正确选项而排除错误选项，确定正确选项 答案答案 D2021/8/9 星期一162021/8/9 星期一172021/8/9 星期一18答案：答案：B2021/8/9 星期一19对交交变电流四流四值的比的比较和理解和理解 1交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均
8、值的比较2021/8/9 星期一202.对交变电流有效值的理解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(电流通过电阻生热电流通过电阻生热)进行定进行定义的，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(或热功率或热功率)进行计算注意进行计算注意“三同三同”：即：即“相同电阻相同电阻”，“相同时间相同时间”内产生内产生“相同热量相同热量”计算时计算时“相同时间相同时间”要取周期的整数倍，一般取一个周要取周期的整数倍，一般取一个周期期2021/8/9 星期一21 思路点拨思路点拨 由磁场情况和线圈转
9、动情况可确定瞬时值表达式，电压表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该时间内的平均值2021/8/9 星期一222021/8/9 星期一232021/8/9 星期一242021/8/9 星期一252某交某交变电压随随时间的的变化化规律如律如图所示，所示，则此交此交变电流的流的频率率为_Hz.若将此若将此电压 加在加在10 F的的电容器上，容器上，则电容器的耐容器的耐压值不不 应小于小于_ V；若将；若将该电压加在一阻加在一阻值为 1 k的的电
10、阻器上，阻器上，该电阻器正好正常工作，阻器正好正常工作，为 了避免意外事故的了避免意外事故的发生，生，该电路中保路中保险丝的的额定定电流不能低于流不能低于_ A.答案：答案：502000.152021/8/9 星期一261.如如图是某种正弦式交是某种正弦式交变电压的波形的波形图，由，由图可确定可确定该电压的的()A周期是周期是0.01 sB最大最大值是是311 VC有效有效值是是220 VD表达式表达式为u220sin 100t(V)答案：答案：BC2021/8/9 星期一272.(2011年高考天津理综年高考天津理综)在匀在匀强强磁磁场中，一矩形金属中，一矩形金属线框框绕与磁感与磁感线垂直的
11、垂直的转轴匀速匀速转动，如，如图甲所示，甲所示，产生的交生的交变电动势的的图象如象如图乙乙所示，所示，则()At0.005 s时线框的磁通量框的磁通量变化率化率为零零Bt0.01 s时线框平面与中性面重合框平面与中性面重合C线框框产生的交生的交变电动势有效有效值为311 VD线框框产生的交生的交变电动势频率率为100 Hz解析：解析：由图象知，该交变电流电动势峰值为由图象知，该交变电流电动势峰值为311 V，交变电动势频率，交变电动势频率为为f50 Hz，C、D错；错；t0.005 s时，时，e311 V，磁通量变化最快，磁通量变化最快，t0.01 s时，时，e0，磁通量最大，线圈处于中性面位
12、置，磁通量最大，线圈处于中性面位置，A错、错、B对对答案：答案：B2021/8/9 星期一282021/8/9 星期一29答案：答案：AC2021/8/9 星期一304先后用不同的交流先后用不同的交流电源源给同一同一盏灯泡供灯泡供电第一次灯泡两端的第一次灯泡两端的电压随随时间按正弦按正弦规律律变化化(如如图甲所示甲所示)；第二次灯泡两端的；第二次灯泡两端的电压变化化规律如律如图乙所示若甲、乙乙所示若甲、乙图中的中的U0、T所表示的所表示的电压、周期、周期值是相同的，是相同的，则以下以下说法正确的是法正确的是()A第一次，灯泡两端的第一次，灯泡两端的电压有效有效值是是U0/2B第二次，灯泡两端的第二次，灯泡两端的电压有效有效值是是3U0/2C第一、第二次，灯泡的第一、第二次，灯泡的电功率之比是功率之比是2 9D第一、第二次，灯泡的第一、第二次，灯泡的电功率之比是功率之比是1 52021/8/9 星期一31答案：答案：D2021/8/9 星期一32