第3章 1.交变电流-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版）

第三章　交变电流 　　▶导语:本章主要研究交变电流的特征和规律、交变电流的描述方法，改变交变电流电压的变压器和交变电流的输送等问题。本章是电磁感应的应用性知识，与生产生活联系非常紧密，因此既有理论建构的难度也有实际应用的价值。学习中要重视交变电流的产生过程的描述，从示意图到图像再到表达式的描述，都要熟悉。对变压器的原理及电压、电流关系，不仅要牢记这些关系，还要知道其推导的过程，这样有利于更好地应用。对电能的输送，应记住输电系统图，并知道各物理量的关系。家用电器大多离不开交变电流，了解生活生产中的用电常识对解决应用性问题有很大的帮助。 要点精准概括 2个过程:交变电流的产生过程、电能的输送过程 3种描述交变电流的方法:示意图解交变电流的产生过程，正弦式交变电流的电动势、电压、电流随时间变化的图像，正弦式交变电流的电动势、电压、电流的表达式 4个交变电流的特征量:峰值、瞬时值、平均值、有效值 1个理想化物理模型:理想变压器 3个生活用电的常用值:峰值311 V、有效值220 V、频率50 Hz 3种思想方法:理想化物理模型法、等效思想、图像法 4种解题方法:用公式法和图像法表示正弦式交变电流，用等效法求解交变电流的电动势、电压和电流的有效值，结合输入功率与输出功率相等求解理想变压器的电流关系，结合输电系统图求解电能输送问题 3种关键能力:推理能力、构建物理模型的能力、应用知识解决实际问题的能力 1.交变电流 1.理解交变电流、直流的概念，会观察交流电的波形图。 2.理解正弦式交变电流的产生，掌握交流电产生的原理。 3.知道交变电流的变化规律及表示方法。 　　 在乡村我们会看到高高的线塔上架设着粗粗的电线，这就是为日常生活照明、工厂的机械运转提供电力的高压输电线。目前各国均采用这种交流高压输电的方式输送电能。 什么是交变电流?与直流电流有什么区别?它又是如何产生的呢? 知|识|梳|理 一、交变电流和交变电流的产生 1.交变电流。 (1)交变电流的定义:大小和方向都随时间周期性变化的电流，简称交流。 (2)直流:方向不随时间变化的电流。 2.交变电流的产生。 (1)典型模型:在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是交变电流。实验装置如图所示。 (2)中性面:线圈在磁场中转动过程中，线圈平面与磁场垂直时所在的平面。 二、交变电流的变化规律 1.正弦式交变电流。 (1)定义:按照正弦函数的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。 (2)函数表达式和图像。 函数表达式 图像 瞬时电动势: e=Emsin ωt 瞬时电压: u=Umsin ωt 瞬时电流: i=Imsin ωt (3)峰值:表达式中的Em、Um、Im分别为电动势、电压和电流的最大值，也叫峰值。 2.几种常见的交变电流。 预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。 (1)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流。 (×) (2)当线圈中的磁通量最大时，产生的电流也最大。 (×) (3)线圈在通过垂直中性面的平面时电流最大，但磁通量为零。 (√) (4)线圈在通过中性面时电流的方向发生改变。 (√) 2.关于线圈在匀强磁场中转动时产生的交变电流，以下说法中正确的是 (　　) A.线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变 B.线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C.线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次 D.线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次 解析　线圈转至中性面时，线圈平面垂直于磁感线，磁通量最大，但磁通量的变化率、感应电动势、感应电流均为零，电流方向恰好发生变化。因此，线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时，每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次，线圈每转动一周，经过中性面两次，感应电动势和感应电流的方向都改变两次，所以C项正确。 答案　C 　探究一 交变电流的产生 1.正弦式交变电流的产生。 将闭合矩形线圈置于匀强磁场中，并绕垂直磁场方向的轴做匀速转动。 2.中性面——线圈平面与磁感线垂直时的位置。 线圈处于中性面位置时，穿过线圈的Φ最大，但线圈中的电流为零。 线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流方向都要改变，线圈转动一周，感应电流方向改变两次。 3.两个特殊位置的特点。 中性面 中性面的垂面 位置 线圈平面与磁场垂直B⊥S 线圈平面与磁场平行B∥S 磁通量Φ 最大 0 磁通量变化率 0 最大 感应电动势E 0 最大 线圈边缘线速度与 磁场方向的夹角 0 90° 感应电流i 0 最大 电流方向 改变 不变 【例1】　(多选)如图，线圈在磁场中匀速转