广东专版：高考物理一轮总复习教学课件第十四章 交变电流第一单元 交变电流的产生及.pptVIP

(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． (3)正弦式交变电流的变化规律． ①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 ． ②变化规律： e＝Emsinωt　u＝Umsinωt　i＝Imsinωt 以上各式成立的条件均为：t＝0时，线圈在中性面． ③正弦交变电流的图象：如图14－1－1所示． (1)有效值 ①定义：让交流和直流通过相同的电阻，如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． ②正弦式交变电流的有效值与峰值的关系 (2)周期、频率和角频率(角速度)及关系 ①周期T：交变电流完成一次周期性变化所用的时间； ②频率f：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数； ③角频率(ω)；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； ⑤我国民用交变电流的周期T＝0.02 s，频率f＝50 Hz，角频率ω＝100π rad/s. (1)电感对交变电流的阻碍作用 ①电感对交变电流的阻碍作用的大小，用感抗XL表示，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XL＝2πfL)． ②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， ”． (2)电容器对交变电流的作用 ①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． ②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，电容越大，XC就越小．(表达式：XC＝ ③电容器在电路中表现为“通交流， ；通高频， ”． 如图14－1－2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ω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14－1－2乙所示的余弦规律变化，在t＝ 时刻 (　　) 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4π rad/s匀速转动，产生的交变电动势的图象如图14－1－3所示，则 (　　) A．交变电流的频率是4π Hz B．当t＝0时，线圈平面与磁感线平行 C．当t＝0.5 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．ω＝4π rad/s，而ω＝2πf，故f＝2 Hz，T＝ ＝0.5 s．由图象可看出：t＝0时e＝0，线圈位于中性面，即线圈平面跟磁感线垂直．t＝0.5 s时，ωt＝2π，e＝0.所以，应选D. [答案]　D 如图14－1－4所示，匀强磁场B＝0.1 T，所用矩形线圈的匝数N＝100，边长ab＝0.2 m，bc＝0.5 m，以角速度ω＝100 πrad/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： (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t＝0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Em＝NBSω 又S＝ab·bc 所以Em＝NB·ab·bc·ω ＝100×0.1×0.2×0.5×100πV ＝314 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 e＝EmsinωT＝314sin100πtV