3.1 交变电流 学案-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第1节　交变电流 知识梳理 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＝Emsin ωt，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 随堂练习 知识点一 交变电流和直流 例1. (多选)下列关于交变电流和直流的说法中正确的是(　　) A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流 B．直流的大小可以变化，但方向一定不变 C．交变电流一定是按正弦规律变化的 D．交变电流的最大特征是电流的大小和方向做周期性的变化 知识点二 交变电流的产生 例2. (多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是 (　　) A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大 B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零 C．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次 D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零 知识点三 交变电流的变化规律 例3. 一矩形线圈，面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻r＝2Ω，外接电阻R＝8Ω，线圈在磁感应强度B＝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，如图所示，若从中性面开始计时，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s时线圈中由此得到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． 知识点四 交变电流的图像 例4. (多选)一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动，线圈中的感应电动势e随时间t变化的规律如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．图中曲线是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的 B．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零 C．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零 D．感应电动势e的方向变化时，穿过线圈的磁通量最大 课后巩固 1. 如图所示，属于交流电的是(　　) 2. 如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是(　　) A．线圈每转动一周，线圈中感应电流的方向改变1次 B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流 C．图示位置ab边的感应电流方向为a→b D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零 3.如图所示，一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴O′O沿顺时针方向转动，引出线的两端分别与相互绝缘的两个半圆形铜环M和N相连．M和N又通过固定的电刷P和Q与电阻R相连．在线圈转动过程中，通过电阻R的电流 (　　) A．大小和方向都随时间做周期性变化 B．大小和方向都不随时间做周期性变化 C．大小不断变化，方向总是P→R→Q D．大小不断变化，方向总是Q→R→P 4. 交流发电机工作时电动势为e＝Emsin ωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势e′变为(　　) A．Emsin B．Emsin 2ωt C．2Emsin D.sin 2ωt 5.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且与线圈共面的转轴匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50 V，那么该线圈由图所示位置(线圈平面与磁场方向平行)转过30°时，线圈中的感应电动势大小为(　　) A．50 V B．25 V C．25 V D．10 V 6. 如图所示，一个N匝矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向且与线圈共面的轴OO′以恒定的角速度ω转动，线圈产生的电动势的最大值为Em，从线圈平面与磁感线平行时开始计时，则(　　) A．线圈电动势的表达式为e＝Emsin ωt B．在0～这段时间内，线圈中的感应电流先减小