高中物理人教版（2019）选择性必修第二册 第三章 交流电基础知识

交变电流 一轮复习 基础知识点资料一：交变电流：1.定义：大小和方向随时间做               的电流叫作交变电流,简称“交流”。2.图像（如图所示）图         所示的电流都属于交变电流,图     所示的电流属于恒定电流。二、正弦式交变电流的产生和变化规律1.产生：如图所示,在匀强磁场里,线圈绕       方向的轴匀速转动时,可产生正弦式交变电流,简称正弦式电流。2.中性面及其特点（1）定义:与磁场方向      的平面。（2）特点①线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量   ,磁通量的变化率为  ,感应电动势为  。②线圈转动一周,   次经过中性面,线圈每经过中性面一次,电流的方向就改变一次。3.变化规律（线圈在中性面位置开始计时）（1）电动势 随时间变化的规律:（2）电压 随时间变化的规律:      （3）电流 随时间变化的规律:       。其中 是线圈转动的角速度,         4.用图像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,其图像为      曲线,如图所示。 仅由 、 、 、 四个量决定,与轴的具体位置和线圈的形状都无关。【正误判断】（1） 交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化。(   )（2） 大小变化而方向不变的电流也叫交变电流。(   )（3） 线圈经过中性面时产生的感应电动势最大。(   )（4） 在一个周期内,正弦式交变电流的方向改变两次。(   )三、描述交变电流的物理量1.周期和频率（1）周期 交变电流完成一次周期性变化所需的     ，单位是秒 。表达式为 （ 为转速）。（2）频率 交变电流完成        的次数与所用时间之比，单位是       。表达式为 （ 为转速）。（3）周期和频率的关系： 或 。2.峰值、有效值和平均值（1）峰值：交变电流或电压所能达到的最大的值。（2）有效值：让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们        相等，就可以把这个恒定电流叫作这个交变电流的有效值。（3）正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系 ， ， 。（4）交变电流的平均值 ， 。【正误判断】 （1） 最大值和有效值之间的 倍关系只适用于正弦式交变电流。(  )（2） 交流电压表及交流电流表的读数均为峰值。(  )（3） 交变电流的周期越长，频率越大。(  )3.瞬时值表达式的书写（1）确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式 、 求出相应峰值。（2）明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。①线圈从中性面位置开始转动，则 图像为正弦函数图像，函数表达式为 。②线圈从垂直于中性面位置开始转动，则 图像为余弦函数图像，函数表达式为 。考点二 交变电流有效值的计算有效值的计算（1）计算有效值时要根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”，列式求解。（2）分段计算电热求和得出一个周期内产生的总热量。（3）利用两个公式 和 可分别求得电流有效值和电压有效值。（4）若图像部分是正弦（或余弦）式交变电流，其中的 周期（必须是从零至最大值或从最大值至零）和 周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系 、 求解。考点三 交变电流“四值”的理解和应用1.计算线圈某时刻的受力情况时，用交变电流的瞬时值。2.讨论电容器的击穿电压时，用交变电流的最大值(峰值)。3.计算通过电路截面的电荷量时，用交变电流的平均值。平均值的表达式有： ， ， 。4.在以下情况中，使用交变电流的有效值：（1）计算与电流的热效应有关的量（如电功、电功率、电热等）。（2）电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值。（3）保险丝的熔断电流为有效值。（4）电表的读数为有效值。例1：在匀强磁场中，匝数 的矩形线圈绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势随时间变化的规律如图所示，则下列说法正确的是(  )A. 时，线圈平面与中性面重合B. 时，线圈中磁通量变化率最大C. 穿过每一匝线圈的最大磁通量为 D. 线圈转动的角速度为 例2：（多选）发电机的示意图如图甲所示，边长为 的正方形金属框在磁感应强度为 的匀强磁场中以恒定角速度绕 轴转动，阻值为 的电阻两端的电压如图乙所示。其他电阻不计，图乙中的 为已知量。则金属框转动一周(   )A. 框内电流方向不变 B. 电动势的最大值为 C. 流过电阻的电荷量  D. 电阻产生的焦耳热