3.1交变电流-2023-2024学年高二物理举一反三系列（人教版2019选择性必修第二册）

3.1交变电流原卷版 目录 一、 【交流电和直流电的概念知识点梳理】 1 二、 【交变电流的产生和变化知识点梳理】 2 三、 【交流发电机类型知识点梳理】 7 1、 【交流电和直流电的概念知识点梳理】 1．交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流． 2．常见的交变电流的波形图 实际应用中，交变电流有着不同的变化规律，常见的有以下几种，如图所示． 3．直流：方向不随时间变化的电流称为直流，大小和方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流． 【交流电和直流电的概念举一反三练习】 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 2．关于交变电流的理解，下列说法正确的是（　　） A．如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流 B．交变电流一定是按正弦规律变化的 C．交变电流电压的大小和方向随时间做周期性变化 D．化学电池提供的电流也可能是交变电流 3．下列的关于电流随时间变化的图象中，不是表示交变电流的是（　　） A．   B．   C．   D．   2、 【交变电流的产生和变化知识点梳理】 1.两个特殊位置 (1)中性面位置(S⊥B，如图中的甲) 线圈平面与磁场垂直的位置，此时Φ最大，为0，e为0，i为0. 线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转一圈电流方向改变两次． (2)垂直中性面位置(S∥B，如图中的乙) 此时Φ为0，最大，e最大，i最大．电流方向不改变． 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叫作电动势的峰值，Em＝NωBS. 3．正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流． 4．正弦式交变电流和电压 电流表达式i＝Imsin ωt，电压表达式u＝Umsin ωt.其中Im、Um分别是电流和电压的最大值，也叫峰值． 5．正弦交变电流的瞬时值表达式 (1)从中性面位置开始计时 ①电动势(e)：e＝Emsin ωt，②电压(u)：u＝Umsin ωt，③电流(i)：i＝Imsin ωt (2)从与中性面垂直的位置开始计时 e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt，u＝Umcos ωt. (3)正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) 函数 图像 磁通量 Φ=Φm cos ωt=BS cos ωt 电动势 e=Em sin ωt=nBSω sin ωt 电压 u=Um sin ωt= sin ωt 电流 i=Im sin ωt= sin ωt 6．关于交变电流的产生及规律的三点注意 (1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关． (2)注意峰值公式Em＝nBSω中的S为有效面积． (3)在解决有关交变电流的图像问题时，应先把交变电流的图像与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置特征求解． 7．交变电流的峰值 Em＝NωBS，Im＝，Um＝. 8．确定正弦式交变电流电动势瞬时值表达式的基本方法 (1)确定线圈转动到哪个位置开始计时，以确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化． (2)确定线圈转动的角速度． (3)确定感应电动势的峰值Em＝NωBS. (4)写出瞬时值表达式e＝Emsin ωt或e＝Emcos ωt. 【交变电流的产生和变化举一反三练习】 4．如图所示，（甲）→（乙）→（丙）→（丁）过程是交流发电机发电的示意图，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接（从纸面向里看线圈转动方向为逆时针）。下列说法正确的是（　　）    A．在图（甲）位置时，线圈中的磁通量为零 B．在图（乙）位置时，感应电流方向发生变化 C．在图（丙）位置时，线圈中的感应电动势最大 D．在图（丁）位置时，边电流方向为 5．如图所示，一线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图示位置时（　　） A．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大 B．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小 C．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大 D．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小 6．（多选）如图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（　　）   A．线圈转动的转速为25r/s B．电流表的示数为10A C．1s