2026高考物理复习习题 01 第32讲　交变电流的产生及描述 【正文】听课正文.docxVIP

第十三单元交变电流电磁振荡与电磁波传感器

课程标准

核心考点

1.通过实验,认识交变电流.能用公式和图像描述正弦交变电流

2.通过实验,探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系.了解从变电站到用户的输电过程,知道远距离输电时用高电压的原因

3.了解发电机和电动机工作过程中的能量转化.认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用

4.列举传感器在生产生活中的应用

5.初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想以及在物理学发展中的意义.了解电磁振荡和电磁波.知道电磁波的发射、传播和接收.认识电磁场的物质性

6.认识电磁波谱.知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用.知道光也是一种电磁波

7.知道非电学量转化成电学量的技术意义

8.通过实验,了解常见传感器的工作原理.会利用传感器设计并制作简单的自动控制装置

交变电流、交变电流的图像

正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值

理想变压器

远距离输电

电磁波的产生、发射、传播和接收

电磁波谱

实验:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

实验:利用传感器制作简单的自动控制装置

第32讲交变电流的产生及描述

考点一交变电流的产生及规律

1.交变电流:随时间做周期性变化的电流.?

2.正弦交变电流的产生:在匀强磁场里,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动.

3.中性面的特点

(1)线圈与中性面重合时,S⊥B,Φ最大,ΔΦΔt=0,e=0

(2)线圈与中性面垂直时,S∥B,Φ=0,ΔΦΔt最大,e最大

(3)线圈每经过中性面一次,电流的方向就改变次;线圈转动一周,电流方向改变次.?

4.正弦交变电流的表达式与图像(线圈平面转到中性面位置开始计时)

物理量

函数表达式

图像

磁通量

Φ=Φmcosωt=BScosωt

电动势

e=Emsinωt=nBSωsinωt

电压

u=Umsinωt=REm

电流

i=Imsinωt=EmR+r

5.描述交变电流的物理量

(1)最大值

Em=,与转轴位置,与线圈形状(后两个空均选填“有关”或“无关”).?

(2)周期和频率

①周期(T):交变电流完成变化所需的时间.单位是秒(s),公式T=2πω

②频率(f):交变电流在单位时间内完成周期性变化的.单位是赫兹(Hz).?

③周期和频率的关系:T=或f=.?

【辨别明理】

1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时,一定会产生正弦式交变电流.()

2.必须是矩形线圈在匀强磁场中匀速转动才能产生正弦交变电流.()

3.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时,线圈中的感应电动势为零,电流方向发生改变.()

4.当线圈从垂直中性面开始计时时,产生的电动势按正弦规律变化,即e=Emsinωt.()

例1为研究交变电流产生的规律,某研究小组把长60m导线绕制成N=100匝的矩形闭合线圈,如图所示.现把线圈放到磁感应强度大小B=0.1T、方向水平向右的匀强磁场中,线圈可以绕其对称轴OO转动.现让线圈从图示位置(t=0)开始以恒定的角速度ω=10πrad/s转动,下列说法正确的是()

A.t=0时,线圈位于中性面位置

B.t=0.05s时,感应电流达到最大值

C.当bc=2ab时,感应电动势的瞬时值表达式为e=2πsin10πt(V)

D.当ab=ad时,感应电动势的最大值最大

例2[2024·金华模拟]如图甲所示,线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴转动,穿过线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化的图像如图乙所示,线圈转动周期为T,线圈产生的电动势的最大值为Em.则()

甲

乙

A.在t=T4时,

B.在t=T2时,

C.线圈中电动势的瞬时值e=Emsin2πt

D.将线圈转速增大2倍,线圈中感应电动势的有效值增大2倍

【技法点拨】

书写交变电流瞬时值表达式的基本思路

1.求出角速度ω,ω=2πT=2πf.

2.确定正弦式交变电流的峰值,根据已知图像读出或由公式Em=NBSω求出相应峰值.

3.明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式.

例如:(1)线圈从中性面位置开始转动,则i?t图像为正弦函数图像,电流的瞬时值表达式为i=Imsinωt.

(2)线圈从垂直中性面位置开始转动,则i?t图像为余弦函数图像,电流的瞬时值表达式为i=Imcos

考点二交变电流有效值的理解与计算

1.定义:交变电流I交、恒定电流I直分别通过同一电阻R,在交流电的一个周期内产生的焦耳热分别为Q交、Q直,若Q交=Q直,则交变电流的有效值I=I直(直流有效值也可以这样算).

2.有效值的理解

(1)交流电流表、交流电压表的示数是指值;?

(2)用电器铭牌上标的值(如额定电压