第十二章 第1讲　交变电流的产生和描述-【南方凤凰台】2024高考物理一轮复习导学案 广东（新教材新高考）课件

第十二章　 交变电流　传感器 第1讲　 交变电流的产生和描述 高考总复习 一轮复习导学案 · 数学（提高版） 高考一轮复习·南方凤凰台·物理 1 知识网络 高考一轮复习·南方凤凰台·物理 知识网络 高考一轮复习·南方凤凰台·物理 夯实双基 基础梳理 1.大小和 　方向　⁠都随时间做周期性变化的电流就是交变电流. 2.如图所示，线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，闭合回路中就产生了 　正弦式　⁠交变电流. 　 　 　 若从中性面的位置开始计时，穿过线圈的磁通量Φ、线圈中电动势e、负载两端电压u、负载中电流i随时间变化的关系式及图像如下表所示. 方向　 正弦式　 夯实双基 物理量 函数关系式 图像 磁通量 Φ＝BScosωt＝Φmcosωt ⁠ 电动势 e＝nBSωsinωt＝Emsinωt ⁠ 端电压 u＝Umsinωt 电流 i＝Imsinωt 其中，Em＝ 　nBSω　⁠，n为线圈匝数，B为磁感应强度，S为线圈有效面积，ω为线圈转动的角速度. nBSω　 夯实双基 3.描述交变电流的物理量及其关系 （1）周期和频率 ①周期T 交变电流一次周期性变化（线圈转动一周）所经历的时间，与线圈转动角速度ω的关系为T＝ 　　⁠. ②频率f 交变电流在1s内周期性变化的次数，T＝ 　　⁠或f＝. 　 　 夯实双基 ②峰值Em、Um、Im等 交变电流的电流或电压达到的最大值. ③有效值E、U、I等 跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值，叫做交变电流的有效值. 对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关系为E＝ 　　⁠，U＝，I＝. ④平均值、 e－t、i－t图像中波形与横轴所围区域的面积跟时间的比值，电动势、电流的平均值一般应根据＝ 　n　⁠、＝ 　　⁠等计算，常用于计算电荷量. 　 n　 　 （2）交变电流的“四值” ①瞬时值e、u、i等 交变电流某一时刻的值，是时间的函数. 夯实双基 易错辨析 1.大小变化而方向不变的电流也叫交变电流. （　✕　） 2.在一个周期内，正弦式交变电流的方向改变两次. （　√　） 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最大. （　✕　） 4.有效值I＝在任何交变电流中均正确. （　✕　） 5.交变电流的测量值是交变电流的有效值. （　√　） 6.交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值. （　√　） ✕ √ ✕ ✕ √ √ 夯实双基 素养发展 ⁠正弦式交变电流的产生及变化特点 1.交变电流由交流发电机产生，当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，就产生了正弦式交变电流，其变化规律与线圈的形状、转动轴处于线圈平面内的位置无关. 素养发展 中性面位置 与中性面垂直的位置 图示 ⁠ ⁠ 特点 B⊥S，Φ＝BS，最大 B∥S，Φ＝0，最小 导体不切割，不产生电动势, e＝n＝0，最小 导体垂直切割，产生电动势最大 e＝n＝nBSω，最大 感应电流为零， 方向改变 感应电流最大， 方向不变 2.两个特殊位置 素养发展 3.电流方向的改变 线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次. 4.电流表达式 若开始时线圈平面与中性面间的夹角为φ0，则电动势的表达式为 e＝Emsin（ωt＋φ0）.若线圈从垂直中性面位置开始转动，则为余弦函数， 电流表达式可写成i＝Imcosωt. 素养发展 5.产生正弦式交变电流的方式 （1）线圈在匀强磁场中匀速转动. （2）线圈不动，匀强磁场匀速转动. （3）导体棒在匀强磁场中做简谐运动. （4）线圈不动，磁场按正弦关系变化. （5）在匀强磁场中导体棒的长度与时间按正弦关系变化. 素养发展 ⁠　如图所示，（a）→（b）→（c）→（d）过程是交流发电机发电的示意图，下列说法正确的是（　C　） 　 　 　 （a） （b） （c） （d） A.当线圈转到图（a）位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大 B.从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是i＝Imsinωt C.当线圈转到图（c）位置时，感应电流最小，且感应电流方向将要改变 D.当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最小，ab边感应电流方向为b→a C 素养发展 解析：当线圈转到题图（a）位置时，线圈平面与磁感线垂直，线圈中磁通量最大，磁通量变化率为零，选项A错误；线圈在题图（b）位置时，线圈平面与磁感线平行，线圈中磁通量为零，磁通量变化率最大，产生的感应电动势和感应电流最大，从题图（b）位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是i＝Imsin，选项B错误；当线圈转到题图（c）位置时，线圈平面与磁感线垂直，线圈中磁通量最大，磁通量变化率