第12章 第1讲 交变电流的产生及描述-【衡中学案】2024年新高考物理一轮总复习(人教版)

衡中学案·2024 年度创新设计·新教材 第十二章　 交变电流　 传感器 　 高考导航 课程标准 命题热点 １. 通过实验ꎬ认识交变电流ꎮ 能用公式和图像描述正弦交变电流ꎮ ２. 通过实验ꎬ探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系ꎮ 了解从变电站到用 户的输电过程ꎬ知道远距离输电时用高电压的道理ꎮ ３. 了解发电机和电动机工作过程中的能量转化ꎮ 认识电磁学在人类生活和社会发 展中的作用ꎮ ４. 知道非电学量转化成电学量的技术意义ꎮ ５. 通过实验ꎬ了解常见传感器的工作原理ꎮ 会利用传感器设计并制作简单的自动 控制装置ꎮ ６. 列举传感器在生产生活中的应用ꎮ (１)交变电流的图像、表 达 式 及 其 “ 四 值 ” 的 应用ꎮ (２)理想变压器的基本 原理及动态分析ꎮ (３)远距离输电问题ꎮ 备 考 策 略 复习时要重点关注:交变电流的产生过程ꎬ交变电流的图像和交变电流的四值ꎬ理想变压器电路中原、 副线圈与各物理量之间的制约关系ꎬ理想变压器的工作原理ꎬ远距离输电的特点ꎮ 我国远距离输变电 设备远远领先世界ꎬ与之相关的信息给予题应多训练ꎮ 现代技术与人工智能的发展ꎬ传感器的应用越 来越广泛ꎬ与传感器有关的信息题和实验题应增加关注ꎮ 变压器的动态变化问题应作为本章复习的 重点和难点ꎮ 第 １ 讲　 交变电流的产生及描述 知识梳理􀅰双基自测 ＺＨＩ ＳＨＩ ＳＨＵ ＬＩ ＳＨＵＡＮＧ ＪＩ ＺＩ ＣＥ 知识点 １ 交变电流 知 识 梳 理 　 　 １.定义: 大小和方向都随时间做　 周期性变化的电流叫作 交变电流ꎮ 　 　 ２.图像:如图所示ꎬ 图　 甲、乙、丙、丁所示电流都属于交变电流ꎬ图　 戊 所示电流属于恒定电流ꎮ 知识点 ２ 正弦式交变电流的产生和变化规律 １.产生:如图所示ꎬ在匀强磁场里ꎬ线圈绕 　 垂直 磁场方向的轴匀速转动时ꎬ可产生正弦式交变电流ꎮ 注意:交变电流的种类有很多ꎬ但同时具备这三个 条件才会产生正弦式交变电流:匀强磁场ꎻ线圈转轴和 磁场垂直ꎻ匀速转动ꎮ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 HZXA　 ２５８ 高考一轮总复习·物理·人教版 　 　 ２.中性面及其特点 (１)定义:与磁场方向　 垂直的平面ꎮ (２)特点: ①线圈位于中性面时ꎬ穿过线圈的磁通量　 最大ꎬ 磁通量的变化率为　 　 零ꎬ感应电动势为　 　 零ꎮ ②线圈转动一周ꎬ　 ２ 次经过中性面ꎬ线圈每经过 中性面一次ꎬ电流的方向就改变一次ꎮ ３.图像:用以描述交变电流随时间变化的规律ꎬ如 果线圈从中性面位置开始计时ꎬ其图像为　 正弦曲线ꎬ 如图所示ꎮ ４.变化规律(线圈从中性面位置开始计时) (１)电动势 ｅ 随时间变化的规律: ｅ ＝ 　 Ｅｍｓｉｎ ωｔꎮ (２)电压 ｕ 随时间变化的规律: ｕ ＝ 　 Ｕｍｓｉｎ ωｔꎮ (３)电流 ｉ 随时间变化的规律:ｉ ＝ 　 Ｉｍｓｉｎ ωｔꎮ 其中 ω 是线圈转动的　 角速度ꎬＥｍ ＝ 　 ｎＢＳωꎮ 知识点 ３ 描述交变电流的物理量 １.周期和频率 (１)周期(Ｔ):交变电流完成 　 一次周期性变化ꎬ 即线圈　 转一周所需要的时间ꎬ单位是　 秒(ｓ)ꎬ公式 Ｔ ＝ 　 　 　 　 ꎮ (２)频率( ｆ):交变电流在　 １ ｓ 内完成周期性变化 的次数ꎬ单位是　 赫兹(Ｈｚ)ꎮ (３)周期和频率的关系:　 　 　 　 或　 　 　 　 ꎮ ２.交变电流的“四值” (１)瞬时值:交变电流　 某一时刻的值ꎬ是时间的 函数ꎮ (２) 峰值: 交变电流的电流或电压所能达到 的　 最大值ꎮ (３)有效值:让交变电流与恒定电流分别通过相 同的电阻ꎬ如果它们在交变电流的一个周期内 　 产生 的热量相等ꎬ则这个恒定电流 Ｉ、恒定电压 Ｕ 就是这个 交变电流的有效值ꎮ (４)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系 　 　 Ｉ ＝ 　 　 　 　 ꎬＵ ＝ 　 　 　 　 ꎬＥ ＝ 　 　 　 　 ꎮ (５)平均值:交变电流图像中波形与横轴所围面 积跟时间的比值ꎬ其数值可以用Ｅ ＝ 　 　 　 　 计算ꎮ 思考:如图为交流发电机线圈的平面图ꎬ设磁感应 强度为 Ｂꎬ线圈边长为 ｌꎬ匝数为 ｎꎬ以 Ｏ１Ｏ２ 为起点、角 速度 ω 匀速转动ꎬ经过时间 ｔ 转至实线位置ꎬ试推导此 时线圈中感应电动势的表达式ꎮ 双 基 自 测 一、堵点疏通 １. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时ꎬ一定会产生正 弦式交变电流ꎮ ( × ) ２. 线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大 时ꎬ产生的感应电动势也最大ꎮ ( × ) ３. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时ꎬ线 圈中的感应电动势为