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,基础诊断,考点突破,随堂演练,高考导航,考点内容,要求,说明,高考命题实况,命题热点,2014,江苏卷,2015,江苏卷,交变电流描述交变电流的物理量和图象,(1),交变电流的变化规律，如交变电流瞬时值表达式、交变电流图象的考查；,(2),交变电流瞬时值、峰值、有效值、平均值的理解和计算；,(3),变压器的原理、远距离输电的考查；,(4),含有变压器的动态分析问题的考查,正弦交变电流的函数表达式,电感和电容对交变电流的影响,理想变压器,限于单个副线圈的理想变压器,T33,分,T13,分,远距离输电,传感器的工作原理及其应用,基础课时,26,交变电流的产生和描述,知识梳理,知识点一、交变电流、交变电流的图象,1.,交变电流,(1),定义：,_,和,_,都随时间做周期性变化的电流。,(2),按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。,2.,正弦交变电流的产生和图象,(1),产生：在匀强磁场里，线圈绕,_,方向的轴匀速转动。,(2),图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线。如图甲、乙、丙所示。,大小,方向,垂直于磁场,一次周期性,次数,2.,正弦式交变电流的函数表达式,(,线圈在中性面位置开始计时,),(1),电动势,e,随时间变化的规律：,e,_,。,(2),负载两端的电压,u,随时间变化的规律：,u,_,。,E,m,sin,t,U,m,sin,t,(3),电流,i,随时间变化的规律：,i,_,。其中,等于线圈转动的,_,，,E,m,_,。,3.,交变电流的瞬时值、峰值、有效值,(1),瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。,(2),峰值：交变电流,(,电流、电压或电动势,),所能达到的最大的值，也叫最大值。,I,m,sin,t,角速度,nBS,知识点三、电感和电容对交变电流的影响,1,.,电感对交变电流的阻碍作用,电感对交变电流阻碍作用的大小用,_,表示，线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，产生的自感电动势就,_,，对交变电流的阻碍作用,_,，感抗就,_,。所以电感具有,“,通,_,、阻,_,，通,_,、阻,_,”,的作用。,2,.,电容器对交变电流的阻碍作用,电容对交流电的阻碍作用叫做,_,。电容器的电容越大，交流电的频率越高，充、放电进行得越快,容抗就,_,。可见，电容器具有,“,隔,_,、通,_,，阻,_,、通,_,”,的作用。,感抗,越大,越大,越大,直流,交流,低频,高频,容抗,越小,直流,交流,低频,高频,思考,(1),线圈平面与中性面重合时，有何特点？线圈平面与中性面垂直时，有何特点？,(2),我国使用的交变电流周期是,0.02 s,，电流方向每秒改变多少次？,诊断自测,1.,如图所示，面积均为,S,的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场,B,中以角速度,匀速转动，能产生正弦交变电动势,e,BS,sin,t,的图是,(,),解析,线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴,(,轴在线圈所在平面内,),匀速转动，产生的正弦交变电动势为,e,BS,sin,t,，由这一原理可判断，,A,图正确。,答案,A,2.,(,多选,),(2016,广东中山六校联考,),某正弦式交变电流的,i,t,图象如图,1,所示，则该电流的,(,),图,1,答案,BD,3.,一边长为,L,的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势,e,随时间,t,的变化情况如图,2,所示。已知匀强磁场的磁感应强度为,B,，则结合图中所给信息可判定,(,),图,2,答案,D,4.,通过一阻值,R,100,的电阻的交变电流如,图,3,所示，其周期为,1 s,。电阻两端电压的,有效值为,(,),图,3,答案,B,5.(,多选,),如图,4,所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为,T,，转轴,O,1,O,2,垂直于磁场方向，线圈电阻为,2,。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过,60,角时的感应电流为,1 A,。那么,(,),图,4,答案,AC,考点一正弦交变电流的产生及变化规律,1.,交流电产生过程中的两个特殊位置,2.,正弦式交变电流的变化规律,磁通量：,m,cos,t,；电动势：,e,E,m,sin,t,；电流：,i,I,m,sin,t,。,【例,1,】,(,多选,),如图,5,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，,为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴,OO,沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示。以下判断正确的是,(,),图,5,A.,电流表的示数为,10 A,B.,线圈转动的角速度为,50,rad/s,C.0.01 s,时线圈平面与磁场方向平行,D.0.02 s,时电阻,R,中电流的方向自右向左,答案,AC,反思总结,(1),解决此类问题的关键在于把线圈在匀强磁场中的具体位置与图象上的时刻对应好，也就是电流的变化规律与线圈在磁场中转动的具体情境对应好。,(2),由正弦式交变电流图象可直接、间接得到的信息,由图象可读出交变电流的电压或电流的最大值，进而利用正弦式交变电流最大值与有效值的关系得到有效值。,根据最大值、角速度等信息可以写出交变电流的瞬时值表达式。,(3),交变电动势的最大值,E,m,nBS,，与转轴位置无关，与线圈形状无关。,【变式训练】,1.,交变电流的产生过程,(2016,四川成都新津中学考试,),一闭合矩形线圈,abcd,绕垂直于磁感线的固定轴,OO,匀速转动，线圈平面位于如图,6,甲所示的匀强磁场中。通过线圈内的磁通量,随时间的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是,(,),图,6,A.,t,1,、,t,3,时刻通过线圈的磁通量变化率最大,B.,t,2,、,t,4,时刻线圈中感应电流方向改变,C.,t,1,、,t,3,时刻线圈中感应电流方向改变,D.,t,2,、,t,4,时刻线圈中感应电动势最小,解析,t,1,、,t,3,时刻磁通量最大，磁通量的变化率为零，这两个时刻感应电流方向改变，,t,2,、,t,4,时刻感应电动势最大，选项,A,、,B,、,D,错误，,C,正确。,答案,C,2.,图象信息的应用,(2016,陕西宝鸡质检,),如图,7,所示，图线,a,是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦式交变电流的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦式交变电流的图象如图线,b,所示。以下关于这两个正弦式交变电流的说法中正确的是,(,),图,7,答案,C,考点二描述交变电流的物理量,1.,交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较,图,8,答案,B,【变式训练】,3.(,多选,),(2016,河南郑州一模,),边长为,L,的正方形线框在匀强磁场,B,中以角速度,匀速转动，产生的感应电流的最大值为,I,m,，设灯泡的电阻为,R,，其他电阻不计。从如图,9,所示位置开始计时，则,(,),图,9,答案,AD,考点三电感和电容对交变电流的影响,电阻、感抗、容抗的比较,电阻,感抗,容抗,产生的原因,定向移动的自由电荷与不动的离子间的碰撞,电感线圈的自感现象阻碍电流的变化,电容器两极板上积累的电荷对向这个方向定向移动的电荷的反抗作用,在电路中的特点,对直流、交流均有阻碍作用,只对变化的电流，如对交流有阻碍作用,不能通直流，只能通变化的电流。对直流的阻碍作用无限大，对交流的阻碍作用随频率的降低而增大,决定因素,由导体本身,(,长短、粗细、材料,),决定，与温度有关,由线圈本身的自感系数和交流的频率决定,由电容的大小和交流的频率决定,电能的转化与做功,电流通过电阻做功，电能转化为内能,电能和磁场能往复转化,电能与电场能往复转化,特别提醒,电感、电容接到交流电源上时，电能与磁场能或电场能往复转化，所以不会消耗电能。而电流通过电阻时，一定会产生焦耳热，从而造成电能的损耗。,【例,3,】,(2015,江苏无锡一模,),某电源输出的电流既有交流成分又有直流成分，而我们只需要稳定的直流，下列设计的电路图中，能最大限度使电阻,R,2,获得稳定直流的是,(,),解析,由,A,图电路图可知，电感线圈阻挡住低频交流电，使低频交流电通过电阻,R,1,，电容器与电阻,R,2,并联，高频交流电通过电容器，直流通过,R,2,，符合要求，故,A,正确；由,B,电路图可知，该电路不能有效过滤高频交流电，故,B,错误；由,C,电路图可知，该电路不能过滤通过,R,2,的低频交流电，故,C,错误；由,D,电路图可知，该电路不能有效过滤通过,R,2,的低频成分，故,D,错误。,答案,A,【变式训练】,4.,(2015,江苏盐城二模,),某电源输出的电流中既有交流成分又有直流成分，如果需要在,R,上得到直流成分，应在如图,10,所示电路中的,A,、,B,两处连接合适的元件。合理的连接方式是,(,),图,10,A.,A,、,B,处均接电感,B.,A,、,B,处均接电容,C.,A,处接电感，,B,处接电容,D.,A,处接电容，,B,处接电感,解析,由电感线圈通直流、阻交流，电容器隔直流、通交流的特点可知，,A,应接电感，,B,处应接电容器，故,C,正确。,答案,C,1.,(2016,北京朝阳区一模,),一正弦式交变电流的电压随时间变化的规律如图,11,所示。由图可知该交变电流,(,),图,11,答案,B,2.,(2015,四川理综，,4),小型手摇发电机线圈共,N,匝，每匝可简化为矩形线圈,abcd,，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴,OO,，线圈绕,OO,匀速转动，如图,12,所示。矩形线圈,ab,边和,cd,边产生的感应电动势的最大值都为,e,0,，不计线圈电阻，则发电机输出电压,(,),图,12,答案,D,3.,(,多选,),一正弦交流电源的,u,t,图象如图,13,甲所示，将它接在图乙所示电路的,ef,两端，若电阻的阻值为,110,，电源的内阻不计，交流电压表是量程为,250 V,的理想电表，则下列说法中正确的是,(,),图,13,A.,通过电阻的电流方向,1,秒钟改变,50,次,B.,交流电压表示数为,220 V,C.,产生该交变电流的线圈在磁场中匀速转动的角速度为,100,rad/s,D.,在,1,分钟内电阻,R,上产生的热量为,5.28,10,4,J,答案,BC,4.,(,多选,),(2015,四川南充期末,),如图,14,所示，闭合的矩形导体线圈,abcd,在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴,OO,匀速转动。沿着,OO,方向观察，线圈沿顺时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为,B,，线圈匝数为,n,，,ab,边的边长为,L,1,，,ad,边的边长为,L,2,，线圈电阻为,R,，转动的角速度为,，则当线圈转至图示位置时,(,),图,14,A.,线圈中感应电流的方向为,abcda,B.,线圈中的感应电动势为,2,nBL,2,C.,穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大,D.,线圈,ab,边所受安培力的大小为,n,2,B,2,L,1,L,2,/,R,解析,当线圈转至图示的位置时，由楞次定律可知，线圈中感应电流的方向为,abcda,，选项,A,正确；穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大，感应电动势最大，线圈中的感应电动势为,nBL,1,L,2,，选项,B,错误，,C,正确；图示时刻，,ab,边中的电流与磁场方向平行，此时,ab,不受安培力，选项,D,错误。,答案,AC,5.,(,多选,),如图,15,所示，面积为,S,的矩形线圈共,N,匝，线圈总电阻为,R,，在磁感应强度为,B,、方向垂直纸面向里的匀强磁场中以竖直线,OO,为轴，以角速度,匀速旋转，图示位置,C,与纸面共面，位置,A,与位置,C,成,45,角。线圈从位置,A,转过,90,到达位置,B,的过程中，下列说法正确的是,(,),图,15,答案,AC,小结巧记,6,个概念,交变电流、周期、频率、瞬时值、有效值、最大值,2,个位置,中性面、与中性面垂直的平面,2,个表达式,线圈从中性面和垂直中性面开始计时分别对应的交变电流的瞬时表达式,3,种图象,e,t,图象、,i,t,图象、,t,图象,
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