第13章 第1讲 交变电流的产生及描述（教师用书Word）-【正禾一本通】2026年新高考物理高三一轮总复习高效讲义

考情概览

 

备考指南

理解正弦式交变电流的产生原理和图像，区分正弦式交变电流的“四值”，能计算交流电的有效值；理解变压器的原理，掌握变压器的特点及规律，能分析含有变压器的电路问题，处理远距离输电问题等。本章涉及的科学思维方法有理想化模型、等效电阻法等。

第1讲　交变电流的产生及描述

 

【备考目标】　1.理解正弦式交变电流的产生过程，能正确书写交变电流的函数表达式。2.掌握交变电流图像的意义并会相关应用。3.会计算交变电流的有效值，掌握交变电流“四值”在具体情况下的应用。

考点一　正弦式交变电流的产生及变化规律　　　　　　　　　　　　　

1．交变电流及其产生

(1)交变电流：电流、电压大小和方向随时间做周期性变化，这样的电流叫作交变电流。

(2)产生：在匀强磁场中线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。

2．交流电产生过程中的两个特殊位置

　

3．描述交变电流的物理量

(1)最大值：Em＝NωBS，与转轴位置无关，与线圈形状无关(选填“有关”或“无关”)。

(2)周期和频率

①周期(T)：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。单位是秒(s)，公式T＝ 。

②频率(f)：交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。单位是赫兹(Hz)。

③周期和频率的关系：T＝ 或f＝  。

4．正弦式交变电流的图像(从中性面开始计时)

 

[辨析明理]

1．判断下列说法的正误

(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。(×)

(2)线圈处于中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电动势也最大。(×)

(3)线圈处于与中性面垂直的位置时，产生的感应电动势为零，电流方向发生改变。(×)

(4)当从中性面位置开始计时，线圈产生的电流按正弦函数的规律变化，即i＝Imsin ωt。(√)

2．已知矩形线圈abcd的匝数为N，边长ab＝cd＝L1，bc＝ad＝L2。线圈所在处磁感应强度为B，线圈的角速度为ω，当线圈转动到如图所示位置时，其平面与磁场方向平行。从线圈处于如图位置开始计时，t时刻线圈转至截面图中虚线所示位置，试推导t时刻线圈产

生的感应电动势大小。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

提示：

经过时间t，线圈绕OO′转过的角度θ＝ωt，此时ab边的速度v方向如图所示，垂直磁场方向的分速度v1＝v cos θ＝v cos ωt

产生的感应电动势大小为

eab＝NBL1v cos ωt

线圈匀速转动过程中，ab，cd边都切割磁感线，产生的总电动势为e＝2eab

又v＝ω·

可得e＝NωBL1L2cos ωt。

 

角度(一) 交变电流的产生及描述

【例1】 为研究交变电流产生的规律，某研究小组把长60 m的导线绕制成N＝100匝的矩形闭合线圈，如图所示。现把线圈放到磁感应强度大小B＝0.1 T、方向水平向右的匀强磁场中，线圈可以绕其对称轴OO′转动。现让线圈从图示位置开始(t＝0)以恒定的角速度ω＝10π rad/s转动。下列说法正确的是(　　 )

A．t＝0时，线圈位于中性面位置

B．t＝0.05 s时，感应电流达到最大值

C．当bc＝2ab时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝2πsin 10πt (V)

D．当ab＝ad时，感应电动势的有效值最大

解析：选D。t＝0时，线圈位于与中性面垂直的位置，故A错误；线圈转动的周期为T＝＝0.2 s，t＝0.05 s时，线圈转过90°，到达中性面位置，此时磁通量最大，感应电流为