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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/10/3,#,第一单元交变电流,第1课时交流电产生及描述,选修32,第十一章交变电流传感器,1/28,2/28,基础回顾,考点一,交变电流产生及改变规律,1,交流电产生条件：,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线轴_转动，在线圈中将产生按_规律改变交变电流,2,中性面：,穿过线圈磁通量_，_改变率为_，即感应电动势为_,答案：,1匀速正弦,2最大磁通量零零,3/28,3,交流电改变规律,(1)感应电动势瞬时值表示式：假如线圈从中性面开始，在匀强磁场中以角速度,绕垂直于磁感线轴匀速转动，产生感应电动势最大值为E,m,_，式中,N,为线圈匝数，,S,为线圈面积则在时刻,t,，线圈中产生感应电动势瞬时值是,e,_；,因为电流与电动势同时性，若感应电流最大值为I,m,，感应电流瞬时值表示式,i,_.,答案：,3(1),NBS,NBS,sin,t,(2)一次,4/28,(2)线圈转动一周，两次经过中性面，线圈每经过中性面一次，电流方向就改变_,(3)交变电流图象：交变电动势、电流、电压图象都是_图象,答案：,(2)一次(3)正弦,5/28,关键点深化,交变电流产生过程及其描述方法,当线圈平面转动到与磁感线平行时，感应电动势含有最大值(峰值),E,m,.假如磁感应强度是,B,，线圈两边边长分别是,l,1,和,l,2,，线圈面积为,S,，匝数为,n,，转动角频率为,，则峰值为：,假如线圈从中性面开始转动，,如右图所表示，任一时刻,t,感应电动势,瞬时值就是：,即：,e,E,m,sin,t,假如把线圈和电阻,R,组成闭合电路，电路中就有感应电流,6/28,可见，线圈产生感应电动势和形成感应电流都是按正弦规律改变电动势随时间改变关系可表示为右图所表示,值得注意是：以上反应线圈上感应电动势瞬时值公式和图象都是当线圈平面恰经过中性面时开始计时作出线圈经过中性面瞬时，线圈导体不切割磁感线，感应电动势为零，磁通量改变率为零，但穿过线圈平面磁通量最大,7/28,右图所表示是穿过线圈平面磁通量随时间改变,t,图线，它能够帮助我们更深入了解这个问题磁通量改变率 反应在,t,图线上是各点切线斜率能够看出，在,t,0，、,T,等时刻，图线上对应点,a,、,c,、,e,切线均平行于时间轴，斜率为零这说明在线圈恰经过中性面各个瞬时，尽管穿过线圈磁通量最大，但磁通量对时间改变率为零，所以电动势也为零公式和图象都是研究交流电惯用工具，我们应了解其物理意义并在实际中灵活利用,8/28,基础回顾,考点二,表征交流电物理量,1,瞬时值：,反应交流电在_电流或电压大小和方向,2,有效值：,依据电流_来要求，即交流电和直流电经过一样阻值两个电阻，假如在一个周期内它们产生_都相等，则这个直流电数值即作为交流电有效值,3,有效值与最大值关系：,对正弦式电流而言，其最大值是有效值倍，即：,答案：,1某一时刻2热效应热量,9/28,4,周期、频率和角频率：,它们都是用来表征交流电_物理量,(1)周期：完成一次_所需时间,(2)频率：在1 s内完成周期性改变次数,(3)角频率：单位时间内线圈平面转过角度,(4)三者关系是：,(5)我国工农业生产和生活用交流电，频率是_ Hz，周期是_ s，电流方向每秒钟改变_次,答案：,4改变快慢(1)周期性改变(5)500.02100,10/28,关键点深化,1正确了解有效值概念,交变电流有效值是依据电流热效应来要求，它是交流电在一个周期内输出电能量度，是过程量对于正弦式交变电流有效值计算，必须从电热角度求解,交流电器铭牌上标明额定电压或额定电流是有效值；交流电表测得电流、电压也是有效值；不加尤其说明，提到交流电流、电压、电动势时，都是指有效值,11/28,2区分有效值与平均值,有效值不是平均值如右图所表示，当矩形线圈由位置1逆时针转到位置2，因为穿过线圈磁通量无改变，所以这一过程感应电动势平均值为零不过，在这段时间内线圈内确有感应电流经过，消耗了电能，发了热，所以感应电流有效值并不为零，感应电动势有效值也不为零可见，不能把有效值与平均值看成一回事，应加以区分,对一个确定交变电流来说，其有效值是一个定值；而平均值由,E,n,确定，与所取时间间隔相关正弦式交变电流正半周平均电动势是 ，而一个周期内平均电动势却为零在进行详细计算时，求电路中电功率、热量时，用有效值；求经过导体横截面电量时，用平均值,12/28,13/28,1分析物理图象关键点：一看、二变、三判,一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“截距”、看“面积”、看“拐点”，并了解其物理意义,二变：掌握“图与图”、“图与式”和“图与物”之间变通关系,三判：在此基础上进行正确分析和判断,2因交变电流,i,随时间,t,改变规律不再是简单正百分比(线性)关系，故需借助图象法来分析研究，这比单纯地用代数方法显得更为直观、简捷,3对于正弦交变电流改变规律，不应只从其随时间按正弦规律改变这一点去认识，还应看到交流电动势随线圈在匀强磁场中空间位置改变而改变，随线圈磁通量改变而改变,题型一,探究交流电产生规律及图象问题,14/28,处于匀强磁场中矩形线圈,abcd,，以恒定角速度绕,ab,边转动，磁场方向平行于纸面并与,ab,垂直在,t,0时刻，线圈平面与纸面重合(如图甲所表示)，线圈,cd,边离开纸面向外运动，若要求由,abcda,方向感应电流为正，则能反应线圈中感应电流,i,随时间,t,改变图象是(),15/28,解析,：,由题给条件可知：,cd,在,t,0时，由题图示位置开始做切割磁感线运动，但感应电动势大小随线圈平面与磁场方向夹角,改变为,e,Bl,v,cos,，感应电流,可知选项AB错误，又由楞次定律可判断C项正确，D项错误,答案：,C,16/28,点评,：,交流电产生原理和改变规律要了解，不但要了解线圈绕垂直于磁场轴旋转时瞬时电动势表示式，而且要会依据此数学表示式画出其改变图象，或依据图象写出与图象对应数学表示式不但要会用公式、图象表示交流电，而且还要能想象出与图象对应物理情景线圈在磁场中方位，完成,“,情景,公式,图象,”,之间相互转化,17/28,题型训练,1.有一个小型发电机，机内100匝面积为1 m,2,矩形线圈在匀强磁场中，以恒定角速度绕垂直于磁场方向固定轴转动，穿过每匝线圈磁通量随时间改变规律如图所表示，由此可知发电机电动势瞬时值表示式是(),A,e,220sin 100,t,(V)B,e,220cos 100,t,(V),C,e,314sin 100,t,(V)D,e,314cos 100,t,(V),18/28,解析,：,E,m,NBS,N,m,100,1.0,10,2,100314(V),因,t,0时磁通量改变率最大，故感应电动势最大，故,e,314sin 100,t,(V),答案：,C,19/28,矩形线圈面积为,S,，匝数为,N,，线圈电阻为,r,，在磁感应强度为,B,匀强磁场中绕轴,OO,以角速度,匀速转动，外电路电阻为,R,，当线圈由右图所表示位置转过90过程中，以下说法正确是(),A线圈产生交流电周期为,T,B平均感应电动势,C电阻,R,所产生焦耳热,D经过电阻,R,电量为,题型二,描述交流电物理量应用,20/28,解析,：,周期,，线圈转过90时间,A错；平均感应电动势,R,焦耳热,经过,R,电量为,答案：,BC,点评,：,本题包括了交流电几个物理量了解及应用，在进行详细计算时，求电路中电功率、热量时，用有效值；求经过导体横截面电量时，用平均值,21/28,题型训练,2关于正弦式电流有效值，以下说法中不正确是(),A交流电有效值是依据电流热效应来定义,B在交流电路中，交流电流表和交流电压表示数表示都是有效值,C对于正弦式电流，最大值平方等于有效值平方2倍,D有效值就是交流电在一周期内平均值,22/28,解析,：,A包括交流电有效值定义，B经过试验得到结果，C包括有效值现实意义D混同有效值与平均值物理含义,答案：,D,23/28,24/28,警示,混同磁通量与磁通量改变率含义,矩形线圈,abcd,绕,OM,轴在匀强磁场中运动，如图所表示，当线圈平面与磁感线平行时，穿过线圈磁通量及磁通量改变率，当线圈平面与磁感线垂直时又怎样？,25/28,错解,：,当线圈平面与磁感线平行时,0，穿过它磁通量改变率为 0；当线圈平面与磁感线垂直时，穿过它磁通量,BS,最大，因而改变率 也最大,分析纠错：,磁通量,和磁通量改变率 是两个不一样概念，好多同学认为,大时，一定大，实际上恰好相反,26/28,正确解答,：,当线圈平面与磁感线平行时，,0，两边刚好垂直切割磁感线，此时,E,最大，因而穿过它磁通量改变率 最大当线圈平面与磁感线垂直时，穿过它磁通量,BS,最大，两边刚好平行于磁感线，此时,E,0，因而穿过它磁通量改变率 0.,答案：,当线圈平面与磁感线平行时，求穿过线圈磁通量为零，磁通量改变率最大；当线圈平面与磁感线垂直时，穿过线圈磁通量最大，磁通量改变率为零,27/28,祝,您,学业有成,28/28,
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