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第一节　 交变电流的产生和描述　电感和电容对交变电流的影响

第一节　 交变电流的产生和描述　电感和电容对交变电流的影响. 第一节　交变电流的产生和描述　电感和电容对交变电流的影响. 基础知识梳理. 课堂互动讲练. 经典题型探究. 知能优化演练. 基础知识梳理. 一、交变电流的产生和变化规律 1 ．交变电流： _______ 和 _______ 都随时间做周期性变化的电流叫交变电流． 2 ．正弦交变电流 (1) 特点：随时间按正 ( 余 ) 弦规律变化的交变电流． (2) 产生：如图 13 － 1 － 1 所示，将线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于 _______ 的轴做匀速转动．. 大小. 方向. 磁感线.

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第一节　 交变电流的产生和描述　电感和电容对交变电流的影响

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  1. 第一节　 交变电流的产生和描述　电感和电容对交变电流的影响

  2. 第一节　交变电流的产生和描述　电感和电容对交变电流的影响第一节　交变电流的产生和描述　电感和电容对交变电流的影响 基础知识梳理 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练

  3. 基础知识梳理 一、交变电流的产生和变化规律 1．交变电流：_______和_______都随时间做周期性变化的电流叫交变电流． 2．正弦交变电流 (1)特点：随时间按正(余)弦规律变化的交变电流． (2)产生：如图13－1－1所示，将线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于_______的轴做匀速转动． 大小 方向 磁感线

  4. 图13－1－1

  5. Emsinωt Umsinωt Imsinωt 图13－1－2 (3)变化规律(线圈在中性面位置开始计时) ①电动势(e)：e＝_________ ②电压(u)：u＝_________ ③电流(i)：i＝_________ (4)图象(如图13－1－2)

  6. 最大值 相同 热量 2．峰值和有效值 (1)峰值：交变电流的峰值是它能达到的______． (2)有效值：让交流与恒定电流分别通过大小____的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的______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．

  7. 4．相位：在正弦交变电流的公式U＝Emsin(ωt＋φ)中，ωt＋φ叫______，φ叫______，两支交流的相位之差叫做它们的______．4．相位：在正弦交变电流的公式U＝Emsin(ωt＋φ)中，ωt＋φ叫______，φ叫______，两支交流的相位之差叫做它们的______． 相位 初相位 相位差

  8. 电容 自感系数 隔直流 阻交流 阻低频 阻高频 三、电感和电容对交变电流的作用

  9. 课堂互动讲练 一、正弦式电流的变化规律 1．正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)

  10. 2.交变电流瞬时值表达式的书写基本思路 (1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象或由公式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线圈从中性面开始转动，则i­t图象为正弦函数图象，函数式为i＝Imsinωt. ②线圈从垂直中性面开始转动，则i­t图象为余弦函数图象，函数式为i＝Imcosωt.

  11. 特别提醒：在交变电流的产生过程中，要特别注意两个特殊位置的不同特点．特别提醒：在交变电流的产生过程中，要特别注意两个特殊位置的不同特点． (1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，ΔΦ/Δt＝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，ΔΦ/Δt最大，e最大，i最大，电流方向不改变．

  12. 即时应用 1．如图13－1－3所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线OO′与磁感线垂直．已知匀强磁场的磁感应强度B＝1 T，线圈所围面积S＝0.1 m2，转速12 r/min.若从中性面开始计时，则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为() A．e＝12πsin120t(V) B．e＝24πsin120πt(V) C．e＝0.04πsin0.4πt(V) D．e＝0.4πcos2πt(V)

  13. 图13－1－3

  14. 二、对交变电流“四值”的比较和理解 1．交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值的比较

  15. 2.对交变电流有效值的理解 交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算．注意“三同”：即“相同电阻”，“相同时间”内产生“相同热量”．计算时“相同时间”要取周期的整数倍，一般取一个周期． 注意：在交流电路中，电压表、电流表等电工仪表的示数均为交变电流的有效值．在没有具体说明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流指的是有效值．

  16. 即时应用 图13－1－4 2．(2011年青岛模拟)已知某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图13－1－4所示的规律变化．今与这个电阻元件串联一个多用电表(已调至交流电流挡)，则多用电表的读数为() A．4 AB． 4 A C．5 A D．5 A

  17. 例1 经典题型探究 题型一 (2010年高考广东理综卷)如图13－1－5是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的() A．周期是0.01 s B．最大值是311 V C．有效值是220 V D．表达式为u＝220sin 100πt(V) 交流电的描述

  18. 图13－1－5

  19. 【解析】　由交变电流的图象知，周期是0.02 s，A错误；最大值是311 V，B正确；有效值是220 V，C正确；瞬时值表达式为u＝311sin 100πt(V)，D错误． 【答案】BC

  20. 例2 题型二 交流电“四值”的计算 图13－1－6 (满分样板　16分)一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如图13－1－6所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.

  21. (1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向． (2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？ (3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？ (4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？ (5)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R的电量是多少？ (6)图中电流表和电压表的示数各是多少？

  22. 【答案】　见解析

  23. 例3 题型三 交变电流的综合问题分析 如图13－1－7所示，交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匀速转动的角速度为ω，线圈的电阻为r，外电路电阻为R.当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中，试问： (1)通过R的电荷量q为多少？ (2)R上产生的电热QR为多少？ (3)外力做的功W为多少？

  24. 图13－1－7

  25. 【思路点拨】(1)计算通过截面的电荷量q应该用电流的平均值．【思路点拨】(1)计算通过截面的电荷量q应该用电流的平均值． (2)求电热应该用有效值，可以先求电路的总电热Q，然后再按照内外电阻之比求R上产生的电热QR. (3)根据能量守恒定律，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，电流通过电阻而发热，又将电能转化为内能，即产生电热．

  26. 【方法技巧】本题中求电荷量时易错用交变电流的峰值或有效值求解．平均值是交变电流图象中的波形和横轴(时间轴)所围面积与时间的比值，其数值可根据法拉第电磁感应定律求得，而不是两个时刻瞬时值的算术平均值．在交变电流的一个周期中，时间取值范围不同，往往平均值就不同．求通过电路的电荷量用电流的平均值．【方法技巧】本题中求电荷量时易错用交变电流的峰值或有效值求解．平均值是交变电流图象中的波形和横轴(时间轴)所围面积与时间的比值，其数值可根据法拉第电磁感应定律求得，而不是两个时刻瞬时值的算术平均值．在交变电流的一个周期中，时间取值范围不同，往往平均值就不同．求通过电路的电荷量用电流的平均值．

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