（江苏专用）2020版高考物理新增分大一轮复习 第十章 交变电流 传感器 第1讲 交变电流的产生和描述讲义（含解析）

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1、交变电流的产生和描述考试内容范围及要求高考统计高考命题解读内容要求说明20152016201720181.考查方式从近几年命题看，高考对本章内容考查频率较低.主要体现在“三突出”：一是突出考查交变电流的产生过程；二是突出考查交变电流的图象和交变电流的“四值”；三是突出考查变压器及远距离输电，难度不大，多以选择题的形式命题.2.命题趋势电磁感应结合交变电流、变压器结合电路分析仍将是今后命题的热点.45.交变电流　描述交变电流的物理量和图象Ⅰ46.正弦交变电流的函数表达式Ⅰ47.电感和电容对交变电流的影响ⅠT748.理想变压器Ⅱ限于单

2、个副线圈的理想变压器T1T449.远距离输电ⅠT250.传感器的工作原理及其应用ⅠT11第1讲　交变电流的产生和描述一、正弦式交变电流1.产生线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动.2.两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变.(2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变.3.电流方向的改变一个周期内线圈中电流的方向改变两次.4.交变电动势的最大值Em＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关.5.交变电动势随时间的变化规律e＝nBSω

3、sinωt.自测1　(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答案　AC二、描述交变电流的物理量1.周期和频率(1)周期T：交变电流完成1次周期性变化所需要的时间，单位是秒(s).表达式为T＝.(2)频率f：交变电流在1s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz

4、).(3)周期和频率的关系：T＝或f＝.2.交变电流的瞬时值、最大值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数.(2)最大值：交变电流或电压所能达到的最大的值.(3)有效值：让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就可以把恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值.(4)正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系I＝，U＝，E＝.(5)平均值：＝n，＝.自测2　(多选)图1甲为交流发电机的原理图，正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，电流表为理想交流

5、电表，线圈中产生的交变电流随时间的变化如图乙所示，则(　　)图1A.电流表的示数为10AB.线圈转动的角速度为50rad/sC.0.01s时线圈平面和磁场平行D.0.01s时通过线圈的磁通量变化率为0答案　AD命题点一　交变电流的产生及变化规律1.交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)规律物理量函数表达式图象磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωt电动势e＝Emsinωt＝nBSωsinωt电压u＝Umsinωt＝sinωt电流i＝Imsinωt＝sinωt2.交变电流瞬时值表达式的书写(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已

6、知图象读出或由公式Em＝nBSω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.如：①线圈从中性面位置开始转动，则i－t图象为正弦函数图象，函数式为i＝Imsinωt.②线圈从垂直于中性面的位置开始转动，则i－t图象为余弦函数图象，函数式为i＝Imcosωt.例1　如图2所示，矩形线圈边长为ab＝20cm，ad＝10cm，匝数N＝100匝，磁场的磁感应强度B＝0.01T.当线圈以50r/s的转速从图示位置开始逆时针匀速转动.求：图2(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式.(2)从线圈开始转动计时，经0.01s时感应电动

7、势的瞬时值.答案　(1)e＝6.28sin(100πt＋)V　(2)－3.14V解析　(1)根据角速度与转速的关系ω＝2πn＝100πrad/s感应电动势的最大值Em＝NBSω＝NB·ab·ad·ω＝2πV≈6.28V刚开始转动时，线圈平面与中性面的夹角φ0＝所以线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emsin(ωt＋φ0)＝6.28sin(100πt＋)V(2)将t＝0.01s代入感应电动势的瞬时值表达式，得e＝－3.14V.变式1　(2018·无锡市高三期末)如图3所示，单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动

8、(按俯视沿逆时针的方向)，某时刻磁感线与线圈平面所成锐角为30°，从此时开始计时，流过边AC的电流随时间变化的图线是(以A→C→D→E→A为电流正方向)(　　)图3答案　D解析　根据楞次定律可知，在开始时，产生的感应电流沿CAEDC方向，为负值，当