(江苏专版)2019年高考物理总复习 第42讲 交变电流的产生和描述讲义.doc
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1、1第第 4242 讲讲 交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述考情剖析考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求交变电流 描述交变电流的物理量和图象、正弦交变电流的函数表达式16 年T6选择,考查楞次定律、交变电流的产生理解与分析综合知识整合一、交变电流的产生和变化规律1交变电流_和_都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流,其中按正弦函数规律变化的电流叫正弦交变电流2正弦交变电流的产生(1)将线圈置于_磁场中,线圈绕_的轴_转动,线圈中就会产生正(余)弦交变电流(2)中性面:与磁场方向_的平面线圈转到中性面时,穿过线圈的磁通量_,磁通量的变化率_,感应2电动势_线圈转动一周,两次经过中性面,线
2、圈每经过_,电流的方向就改变_3变化规律(线圈从中性面位置开始计时)(1)电动势 e 随时间变化的规律:eEmsint(其中 等于线圈转动的_,Em_)(2)电压 u 随时间变化的规律:u_(3)电流 i 随时间变化的规律:i_二、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(线圈转动一周)所需的_,单位是秒(s)公式为 T_(2)频率 f:交变电流在 1 s内完成_的次数,单位是赫兹(Hz)(3)周期和频率的关系:T 或 f .1 f1 T2交变电流的“四值”(1)峰值:交变电流的电流或电压所能达到的_(2)瞬时值:交变电流_的值,是时间的函数(3)有效值:根据
3、电流的_规定的,即让交流电和直流电通过相同阻值的电阻,如果在相同时间内产生的_相等,就把直流电的数值叫做交流电的有效值正弦交流电有效值和峰值之间的关系:EEm;UUm;IIm.222222(4)平均值:交变电流在_内的平均大小,其数值 E_3方法技巧释难答疑的金钥匙考点 1 正弦交变电流的产生与变化规律1两个特殊位置及其特点(1)中性面:SB, 最大,0,e0,i0,电流方向将发生改变 t(2)与中性面垂直的位置:SB,0,最大,e 最大,i 最大,电流方向不改 t变 2.正弦式电流的变化规律(线圈从中性面位置开始计时)物理量函数图象磁通量mcostBScost电动势eEmsintnBSsin
4、t电压uUmsintsintREm Rr4电流iImsintsintEm Rr(注:若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 iImcost.)【典型例题 1】 如图所示,在水平向右的匀强磁场中,一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路t1、t2时刻线框分别转到图甲、乙所示的位置,下列说法正确的是( )At1时刻穿过线框的磁通量最大Bt1时刻电阻中的电流最大,方向从右向左Ct2时刻穿过线框的磁通量变化最快Dt2时刻电阻中的电流最大,方向从右向左【典型例题 2】 有一不动的矩形线圈 abcd,处于范围足够大的可转动的匀强磁
5、场中,如图所示该匀强磁场是由一对磁极N、S产生,磁极以 OO为轴匀速转动在 t0 时刻,磁场的方向与线圈平行,磁极N开始离开纸面向外转动,规定由 abcda 方向的感应电流为正,则能反映线圈中感应电流 i 随时间 t 变化的图线是( )51.(多选)如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图象如图乙中曲线 a、b 所示,则( )A两次 t0 时刻线圈平面均与中性面重合B曲线 a、b 对应的线圈转速之比为 23C曲线 a 表示的交变电动势频率为 25 HzD曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10 V6考点 2 交变电流“四值”的
6、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eEmsint,IImsint计算线圈某时刻的受力情况最大值最大的瞬时值EmnBS,ImEm Rr讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值E,U,IEm2Um2Im2(只适用于正、余弦式电流)(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是指有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值 平均值交变电流图象中图线与时间轴所围成的面积与时间的比值EBLvEn tIE Rr计算通过电路截面的电荷量【典型例题 3】 某台交流发电机的结构可以简化为多匝线框在匀强磁场中旋转产生正弦
7、式交流电当线框匀速转动时,电动势瞬时值表达式 e10sin50tV.其他条27件不变,现只将线框转速变为原来的 2 倍,发电机输出端接入如图所示电路已知发电机内阻 r1 ,R14 ,R2R310 ,求:(1)此时电动势的表达式;(2)理想交流电压表的示数;(3)通过电阻 R1的电流的最大值;(4)电阻 R2在 1 分钟内产生的焦耳热2.(多选)如图所示,有一矩形线圈,面积为 S,匝数为 N,内阻为r,绕垂直磁感线的对称轴 OO以角速度 匀速转动,从图示位置转 90的过程中,下列说法正确的是( )A通过电阻 R 的电量 QNBS2 2(Rr)B通过电阻 R 的电量 QNBS RrC外力做功的平均
8、功率 PN2B2S22 2(Rr)D从图示位置开始计时,则感应电动势随时间变化的规律为 eNBSsint8【典型例题 4】 在如图甲所示电路中,D 为理想二极管(正向电阻为零,反向电阻为无穷大)R130 ,R260 ,R310 .在 MN 间加上如图乙所示的交变电压时,R3两端电压表的读数大约是( )甲 乙A3 V B3.5 V C4 V D5 V9当堂检测 1.图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动,不能产生正弦式交变电流的是( )A B C D2有一个小型发电机,机内的矩形线圈匝数为 50 匝,电阻为 5 ,线圈在匀强磁场中,以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动穿过每
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