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第1課時 交變電流的產生和描述,【導學目標】 1.能掌握交變電流的產生和描述，會寫出交變電流的瞬時值表達式.2.能認識交變電流的圖象和進行有效值、最大值的計算．,一、交變電流的產生和變化規(guī)律 [基礎導引] 關于線圈在勻強磁場中轉動產生的交流電，以下說法中正確的是( ) A．線圈平面每經過中性面一次，感應電流方向就改變一次，感應電動勢方向不變 B．線圈每轉動一周，感應電流方向就改變一次,C．線圈在中性面位置時，磁通量最大，磁通量的變化率為零 D．線圈在與中性面垂直的位置時，磁通量為零，感應電動勢最大 【答案】CD,[知識梳理] 1．交變電流 強弱和方向都隨時間做________變化的電流．如圖1(a)、(b)、(c)、(d)所示都屬于交變電流．其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流，簡稱正弦式電流，如圖1(a)所示． 圖1,周期性,2．正弦式交變電流的產生和變化規(guī)律 (1)產生：在勻強磁場里，線圈繞________________方向的軸勻速轉動． (2)中性面 ①定義：與磁場方向________的平面． ②特點 a．線圈位于中性面時，穿過線圈的磁通量________，磁通量的變化率為______，感應電動勢為______．,垂直于磁場,垂直,最大,零,零,b．線圈轉動一周，______經過中性面．線圈每經過________一次，電流的方向就改變一次． (3)圖象：用以描述交流電隨時間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開始計時，其圖象為_____曲線．如圖1(a)所示． 【答案】周期T、頻率f、峰值等．,兩次,中性面,正弦,①②,一次周期性,次數(shù),2．交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值 (1)瞬時值：交變電流某一________的值，是時間的函數(shù)． (2)峰值：交變電流的電流或電壓所能達到的________． (3)有效值：讓交流與恒定電流分別通過________的電阻，如果它們在交流的一個周期內產生的________相等，則這個恒定電流I、恒定電壓U就是這個交流的________． (4)正弦式交變電流的有效值與峰值之間的關系 I＝____________，U＝____________，E＝____________. (5)平均值：是交變電流圖象中波形與橫軸所圍面積跟時間的比值．,時刻,最大值,相同,熱量,有效值,【考點解讀】 1．正弦式電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時),考點一 正弦式交變電流的變化規(guī)律,(2)明確線圈的初始位置，找出對應的函數(shù)關系式． 如：①線圈從中性面位置開始轉動，則It圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為I＝Imsin ωt. ②線圈從垂直中性面位置開始轉動，則It圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為I＝Imcos ωt. 特別提醒 1.只要線圈平面在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，就產生正弦式交流電，其變化規(guī)律與線圈的形狀、轉動軸處于線圈平面內的位置無關． 2．Φ－t圖象與對應的e－t圖象是互余的．,A．乙圖中Oa時間段對應甲圖中A至B圖的過程 B．乙圖中c時刻對應甲圖中的C圖 C．若乙圖中d等于0.02 s，則1 s內電流的方向改變50次 D．若乙圖中b等于0.02 s，則交流電的頻率為50 Hz,例2 實驗室里的交流發(fā)電機可簡化為如圖3所示的模型，正方形線圈在水平勻強磁場中，繞垂直于磁感線的OO′軸勻速轉動．今在發(fā)電機的輸出端接一個電阻R和理想電壓表，并讓線圈每秒轉25圈，讀出電壓表的示數(shù)為10 V．已知R＝10 Ω，線圈電阻忽略不計，下列說法正確的是( ),【答案】C,【考點解讀】 交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較,考點二 交變電流“四值”的比較與理解,例4 如圖6所示，邊長為L的正方形的單匝線圈abcd，其電阻為r，外電路的電阻為R，ab的中點和cd的中點的連線OO′恰好位于勻強磁場的邊界線上，磁場的磁感應強度為B.若線圈從圖示位置開始以角速度為ω繞軸O′O勻速轉動，則以下判斷正確的是( ),命題意圖 本題考查了交流電，意在考查考生對交流電的產生以及交流電四值的理解及掌握情況． 答案 BD,【答案】BD,例5 如圖8甲所示，一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中，并繞過ab、cd中點的軸OO′以角速度ω逆時針勻速轉動．若以線圈平面與磁場夾角θ＝45時(如圖8乙)為計時起點，并規(guī)定當電流自a流向b時，電流方向為正．則下列四幅圖中正確的是( ) 圖8,16.對交變電流圖象的意義認識不清,,誤區(qū)警示 不能將交變電流的產生原理與圖象正確結合，或判斷初始時刻的電流方向錯誤而錯選C. 答案 D,方法提煉 對于交變電流的圖象問題，關鍵在于把線圈在勻強磁場中的具體位置與圖象上的時刻對應好，也就是把交變電流的變化規(guī)律與線圈在磁場中轉動的具體情景對應好！,【答案】B,例6 一臺小型發(fā)電機產生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖10甲所示．已知發(fā)電機線圈內阻為5.0 Ω，現(xiàn)外接一只電阻為95.0 Ω的燈泡，如圖10乙所示，則( ) 圖10,17.忽視交變電流“四值”的區(qū)別，造成運用時的錯誤,,,誤區(qū)警示 錯解1：不能正確區(qū)分電源電動勢和路端電壓，易錯選A. 錯解2：認為在一個周期內電流的方向改變1次，則會錯選B.,方法提煉 在解答有關交變電流問題時，除要注意電路結構外，還要區(qū)分交變電流的最大值、瞬時值、有效值和平均值，最大值是瞬時值中的最大量值，有效值是以電流的熱效應來等效定義的，與電磁感應問題一樣，求解與電能、電熱相關問題時，一定要使用有效值，而求解通過導體截面的電荷量時一定要用平均值.,跟蹤訓練4 某交流發(fā)電機中，矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉動，產生的感應電動勢與時間的關系如圖11所示．如果此線圈和一個R＝100 Ω的電阻構成閉合電路，不計電路的其他電阻，下列敘述正確的是( ) A．交變電流的周期為0.02 s B．交變電流的最大值為1 A C．交變電流的有效值為1 A D．電阻R兩端的最大電壓為141 V,【答案】B,