第19天-交变电流-2023年高二物理寒假课(人教版2019)(原卷版).docxVIP

第19天交变电流（预习篇）

1.通过实验观察交变电流的方向.

2.会分析交变电流的产生过程，会推导交变电流电动势的表达式.

3.了解交流发电机的构造及工作原理．

4.知道交变电流的周期、频率的概念，掌握T、f、ω之间的关系.

5.理解交变电流的峰值、有效值的概念，会根据电流的热效应计算电流的有效值.

6.理解正弦式交变电流的公式和图像．

一、交变电流

1．交变电流：大小和方向随时间做变化的电流叫作交变电流，简称．

2．直流：不随时间变化的电流称为直流．

二、交变电流的产生

交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向，用定则判断线圈切割磁感线产生的感应电流方向．

三、交变电流的变化规律

1．中性面

(1)中性面：与磁感线的平面．

(2)当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量，线圈中的电流．

2．从中性面开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式：e＝Emsinωt，Em叫作电动势的，Em＝

3．正弦式交变电流：按规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称．

4．正弦式交变电流和电压

电流表达式i＝，电压表达式u＝其中Im、Um分别是电流和电压的，也叫．

四、交流发电机

1．主要构造：和．

2．分类

(1)旋转电枢式发电机：转动，不动．

(2)旋转磁极式发电机：转动，不动．

五、周期和频率

1．周期(T)：

交变电流完成一次变化所需的时间．

2．频率(f)：

周期的倒数叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的．

3．周期和频率的关系：T＝eq\f(1,f)或f＝eq\f(1,T).

4．角速度与周期、频率的关系：ω＝eq\f(2π,T)＝

六、峰值和有效值

1．峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值．电容器所能承受的电压要交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿．

2．有效值：让交变电流与恒定电流分别通过的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，则此恒定电流的数值叫作交变电流的有效值．

3．在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系

E＝eq\f(Em,\r(2))＝Em，U＝eq\f(Um,\r(2))＝Um，I＝eq\f(Im,\r(2))＝Im

七、正弦式交变电流的公式和图像

1．正弦式交变电流的公式和图像可以详细描述交变电流的情况．若线圈通过中性面时开始计时，交变电流的图像是曲线．

2．若已知电压、电流最大值分别是Um、Im，周期为T，则正弦式交变电流电压、电流表达式分别为u＝Umsineq\f(2π,Τ)t，i＝Imsineq\f(2π,T)t.

一、交变电流的变化规律

例题1.如图所示，一矩形线圈，面积是0.05m2，共100匝，线圈总电阻r＝2Ω，外接电阻R＝8Ω，线圈在磁感应强度B＝eq\f(1,π)T的匀强磁场中以n＝300r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，若从线圈处于中性面时开始计时，求：

(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式；

(2)线圈从开始计时，经eq\f(1,30)s时线圈中的感应电流的瞬时值；

(3)外电路R两端电压瞬时值的表达式．

解题归纳：1．正弦交变电流的瞬时值表达式

(1)从中性面位置开始计时

e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝Umsinωt

(2)从与中性面垂直的位置开始计时

e＝Emcosωt，i＝Imcosωt，u＝Umcosωt.

2．交变电流的峰值

Em＝NωBS，Im＝eq\f(NωBS,R＋r)，Um＝eq\f(NωBSR,R＋r).

说明电动势峰值Em＝NωBS由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积S决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关．

如图6所示的几种情况中，如果N、B、ω、S均相同，则感应电动势的峰值均相同．

二、峰值和有效值

例题2.(多选)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知()

A．该交流电的频率为50Hz

B．该交流电的电压的最大值为20eq\r(2)V

C．该交流电的电压的有效值为10eq\r(2)V

D．若将该交流电接在阻值R＝10Ω的电阻两端，则该电阻消耗的功率为20W

解题归纳：1．峰值：(1)交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值，若将交流电接入纯电阻电路中，则电路中的电流及外电阻两端的电压的最大值分别为Im＝eq\f(Em,R＋r)，U