人教版高考物理一轮复习第11章交变电流传感器第1讲交变电流的产生及描述课件

这是一份人教版高考物理一轮复习第11章交变电流传感器第1讲交变电流的产生及描述课件，共59页。PPT课件主要包含了知识点1，交变电流，周期性变化，乙丙丁，知识点2，Emsinωt，Umsinωt，Imsinωt，角速度，nBSω等内容，欢迎下载使用。

第1讲　交变电流的产生及描述
1 知识梳理·双基自测
1．定义：大小和方向都随时间做_____________的电流叫作交变电流。
1．产生：如图所示，在匀强磁场里，线圈绕_______磁场方向的轴匀速转动时，可产生正弦式交变电流。注意：交变电流的种类有很多，但同时具备这三个条件才会产生正弦式交变电流：匀强磁场；线圈转轴和磁场垂直；匀速转动。
正弦式交变电流的产生和变化规律
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，______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．图像：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，其图像为_______曲线，如图所示。
4．变化规律(线圈从中性面位置开始计时)(1)电动势e随时间变化的规律：e＝____________。(2)电压u随时间变化的规律：u＝____________。(3)电流i随时间变化的规律：i＝____________。其中ω是线圈转动的_________，E m＝_______。
1．周期和频率(1)周期(T)：交变电流完成_____________变化，即线圈_________所需要的时间，单位是________，公式T＝_____。(2)频率(f)：交变电流在______________________的次数，单位是___________。(3)周期和频率的关系：________或________。
1 s内完成周期性变化　
2．交变电流的“四值”(1)瞬时值：交变电流___________的值，是时间的函数。(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的_________。(3)有效值：让交变电流与恒定电流分别通过相同的电阻，如果它们在交变电流的一个周期内_____________相等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值。
思考：如图为交流发电机线圈的平面图，设磁感应强度为B，线圈边长为l，匝数为n，以O1O2为起点、角速度ω匀速转动，经过时间t转至实线位置，试推导此时线圈中感应电动势的表达式。
一、堵点疏通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．线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。(　　)3．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。(　　)
二、对点激活1．图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，不能产生正弦式交变电流的是(　　)[解析]　只要闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动，就能产生正弦式交流电，与轴的位置、线圈的形状无关。除C项的轴与磁感线平行外，其他都能产生正弦式交流电。所以C项正确，A、B、D三项错误。
2．(多选)关于中性面，下列说法正确的是(　　)A．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零B．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大C．线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次D．线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次
[解析]　中性面是线圈平面与磁感线垂直的位置，线圈经过该位置时，穿过线圈的磁通量最大，各边都不切割磁感线，不产生感应电动势，所以磁通量的变化率为零，A项正确，B项错误；线圈每经过一次中性面，感应电流的方向改变一次，但线圈每转一周时要经过中性面两次，所以每转一周，感应电流方向就改变两次，C项正确，D项错误。
2 核心考点·重点突破
1．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
交变电流的产生及变化规律
如图所示，图(a)→图(b)→图(c)→图(d)过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。下列说法正确的是(　　)
A．图(a)中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大B．从图(b)开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是i＝Imsin ωtC．当线圈转到图(c)位置时，感应电流为0，且感应电流方向改变D．当线圈转到图(d)位置时，感应电动势最小，ab边感应电流方向为b→a[答案]　C
[解析]　图(a)中，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，选项A错误；图(b)不是中性面，从线圈在中性面位置开始计时的表达式才是i＝Imsin ωt，选项B错误；当线圈转到图(c)位置时，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最小，为零，电流方向将改变，选项C正确；当线圈转到图(d)位置时，磁通量最小，磁通量的变化率最大，故感应电动势最大，ab边感应电流方向为b→a，选项D错误。
3．几种常用的电流及其有效值
计算交变电流有效值的方法
交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较
交变电流“四值”的比较
如图所示，线圈平面与磁感线平行，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5 T，边长L＝10 cm的正方形线圈共100匝，线圈的总电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路中的电阻R＝4 Ω，不计摩擦，求：(1)由图示位置计时感应电动势的瞬时表达式；(2)由图示位置转过60°时的瞬时感应电动势；(3)由图示位置转过60°的过程中产生的平均感应电动势；(4)交流电压表的示数；
[答案]　(1)e＝3.14 cs2πt (V)(2)1. 57 V　(3)2.6 V(4)1. 78 V　(5)0. 99 J　(6)0. 087 C　(7)0. 99 J
书写交变电流瞬时值表达式的基本思路
3 名师讲坛·素养提升
交变电流规律的“等效”应用有些题目中，产生交变电流的方式与发电机不同，但产生的交变电流相似，可以等效应用交变电流规律求解相应的物理量。
4 2年高考·1年模拟
2．(2020·北京朝阳质检)大型发电机几乎都是旋转磁极式发电机，如图为其原理简图。竖直平面内闭合线圈abcd固定不动，磁铁绕图中的虚线旋转，线圈中就会产生感应电流。若条形磁铁以10πrad/s的角速度匀速转动，且图示时刻N极正在向里转。现以图示时刻为计时起点，则下列推断正确的是(　　)A．该发电机产生的交流电频率是10 HzB．t＝0时线圈中的电流方向为abcdaC．t＝0.5 s时线圈中的电流方向发生变化D．t ＝5 s时线圈中的电流最小