第1单元 交变电流的产生及描述 必备知识要打牢 抓双基 固本源 得基础分 一掌握程度 BIBEL ZHISHIYAO DALAO 知识点一 交变电流的产生及变化规律 「想一想 线圈在匀强磁场中转动产生交变电流,线圈平面每转 动一周,感应电流的方向改变几次?线圈在什么位置,电流方 向会发生改变? 「提示]线圈每经过中性面一次,感应电流的方向就改变 一次,线圈平面每转动一周,经过两次中性面,故感应电流的 方向改变两次。 MYKONGLONG
交变电流的产生及变化规律 [想一想] 线圈在匀强磁场中转动产生交变电流，线圈平面每转 动一周，感应电流的方向改变几次？线圈在什么位置，电流方 向会发生改变？ [提示] 线圈每经过中性面一次，感应电流的方向就改变 一次，线圈平面每转动一周，经过两次中性面，故感应电流的 方向改变两次
记一记 1.交变电流 (1)定义:大小和方向都随时间做周期性变化的 电流。 (2)图象:如图10-1-1(a)、(b)、(c)、(d所示都属 于交变电流。其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦 式交变电流,如图10-1-1(a)所示 图10-1-1 MYKONGLONG
[记一记] 1．交变电流 (1)定义： 和 都随时间做周期性变化的 电流。 (2)图象：如图10－1－1(a)、(b)、(c)、(d)所示都属 于交变电流。其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦 式交变电流，如图10－1－1(a)所示。 大小 方向 图10－1－1
2.正弦式电流的产生和图象 (1)产生:在匀强磁场里,线圈绕垂直于磁场方向 的轴匀速转动。 (2)图象:用以描述交流电随时间变化的规律,如 果线圈从中性面位置时开始计时,其图象为正弦曲线。 如图10-1-1(a所示。 MYKONGLONG
2．正弦式电流的产生和图象 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕 方向 的轴匀速转动。 (2)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如 果线圈从中性面位置时开始计时，其图象为正弦曲线。 如图10－1－1(a)所示。 垂直于磁场
3.正弦式电流的函数表达式 若n匝面积为S的线圈以角速度o绕垂直于磁场方 向的轴匀速转动,从中性面开始计时,其函数形式为e = nBSosin ot,用En=mBS0表示电动势最大值, 则有e= Emsin oto其电流大小为i=R= R SIn at== FImSin Ot。 MYKONGLONG
若 n 匝面积为 S 的线圈以角速度 ω 绕垂直于磁场方 向的轴匀速转动，从中性面开始计时，其函数形式为 e ＝ ，用 Em＝ 表示电动势最大值， 则有 e＝Emsin ωt。其电流大小为 i＝ e R＝ Em R sin ωt＝Imsin ωt。 nBSωsin ωt nBSω 3．正弦式电流的函数表达式
试一试 1.一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀 速转动,穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图 10-1-2甲所示,则下列说法正确的是() e 0.01 0.03 0.03 0.01 图10-1-2 MYKONGLONG
[试一试] 1．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀 速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图 10－1－2甲所示，则下列说法正确的是 ( ) 图10－1－2
A.t=0时刻,线圈平面与中性面垂直 B.t=0.01s时刻,Φ的变化率最大 C.t=002s时刻,交流电动势达到最大 D.该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示 解析:由φ一t图知,t=0时,Φ最大,即线圈处于中 性面位置,此时e=0,故A、D两项错误;由图知T= 0.04s,在t=0.01s时,Φ=0,最大,e最大,则B 项正确;在t=0.02s时,西最大,Δ0,e=0,则C 项错误。答案:B MYKONGLONG
A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大 C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大 D．该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示 解析：由 Φ－t 图知，t＝0 时，Φ 最大，即线圈处于中 性面位置，此时 e＝0，故 A、D 两项错误；由图知 T＝ 0.04 s，在 t＝0.01 s 时，Φ＝0， ΔΦ Δt 最大，e 最大，则 B 项正确；在 t＝0.02 s 时，Φ 最大，ΔΦ Δt ＝0，e＝0，则 C 项错误。 答案：B
知识点二 描述正弦式电流的物理量 「想一想] 如有一个0厘的正方形线框,边长为 ×K cm,线框总电阻为1g2,线框绕OO轴 k 火× 以10rad/s的角速度匀速转动,如图10 O′ 1-3所示,垂直于线框平面向里的匀图10-1-3 强磁场的磁感应强度为0.5T。则正弦式电流电动势和 电流的峰值和有效值分别为多少? MYKONGLONG
描述正弦式电流的物理量 [想一想] 有一个10匝的正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴 以10π rad/s的角速度匀速转动，如图10 －1－3所示，垂直于线框平面向里的匀 强磁场的磁感应强度为0.5 T。则正弦式电流电动势和 电流的峰值和有效值分别为多少？ 图10－1－3
[提示]电动势的峰值Em=mBSo=6,28V。 E 电动势的有效值E==444V。 E 6.28 电流的峰值I R 1A=628A 电流的有效值为I==444A。 MYKONGLONG
[提示] 电动势的峰值 Em＝nBSω＝6.28 V。 电动势的有效值 E＝ Em 2 ＝4.44 V。 电流的峰值 Im＝ Em R ＝ 6.28 1 A＝6.28 A。 电流的有效值为 I＝ Im 2 ＝4.44 A
记一记 周期和频率 (1)周期(T):交变电流完成二次周期性变化(线圈转 2丌 一周)所需的时间,单位是秒(s),公式T (2)频率(:交变电流在1s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或厂=r MYKONGLONG
(2)频率(f)：交变电流在 1 s 内完成周期性变化的 ， 单位是赫兹(Hz)。 (1)周期(T)：交变电流完成 变化(线圈转 一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式 T＝ 2π ω。 [记一记] 1．周期和频率 一次周期性 次数 (3)周期和频率的关系：T＝ 1 f 或 f＝ 1 T
2.有效值 交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的:让 交流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻,如果在交流的 个周期内它们产生的热量相等,而这个恒定电流是Ⅰ、 电压是U,我们就把厶、U叫做这个交流的有效值。正 弦式电流的有效值跟最大值之间的关系是:E m U=12U MYKONGLONG
2．有效值 交变电流的有效值是根据电流的 规定的：让 交流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果在交流的 一个周期内它们产生的 相等，而这个恒定电流是I、 电压是 U，我们就把 I、U 叫做这个交流的 。正 弦式电流的有效值跟最大值之间的关系是：E＝ Em、 I＝ Im，U＝ Um。 热效应 热量 有效值 1 2 1 2 1 2