还剩52页未读，
继续阅读
所属成套资源：新教材适用2024版高考物理一轮总复习课件（73份）
成套系列资料，整套一键下载
物理第二节 交变电流复习课件ppt
展开
这是一份物理第二节 交变电流复习课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了知识梳理·双基自测，核心考点·重点突破，名师讲坛·素养提升，年高考·1年模拟，周期性变化，乙丙丁，Emsinωt，Umsinωt，Imsinωt，角速度等内容，欢迎下载使用。
第1讲 交变电流的产生及描述
1．定义：大小和方向都随时间做_______________的电流叫作交变电流。
2．图像：如图所示，图_____________________所示电流都属于交变电流，图___所示电流属于恒定电流。
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。
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。( )
4．交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。( )5．交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。( )6．交变电流的峰值总是有效值的倍。( )
二、对点激活1．(2023·云南高三月考)在下列几种电流的波形图中，能表示生活、生产用电的是( )[解析]A图像是直流电，B图像为方波形交流电，C图像为正弦交流电，D图像为脉冲交流电，而生活、生产用电为正弦交流电，故选C。
A B C D
3．(2023·浙江高三专题练习)教学用交流发电机示意图如图所示。矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO′匀速转动，某时刻线圈平面与磁感线垂直。下列说法正确的是( )A．此时产生的感应电流最大B．此时线圈平面处在中性面上C．此时线圈磁通量变化率最大D．此时开始再转半个周期，线圈磁通量变化量为零
[解析]由图可知，此时线圈平面与磁场方向垂直，穿过线圈的磁通量最大，但此时的磁通量变化率为零，感应电动势为零，感应电流为零，线圈平面处在中性面上，B正确，A、C错误；假设此时线圈的磁通量为Φ0＝BS，从此时开始再转半个周期，线圈磁通量变化量为ΔΦ＝－BS－BS＝－2BS，即线圈磁通量变化量不为零，D错误。
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)
(2022·湖南高三期中)一矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO′匀速转动时，就会在线圈中形成交变电流。下列说法正确的是( )
A．线圈经过甲图位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流也最大B．线圈经过乙图位置时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最大C．线圈经过丙图位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率也最大D．线圈从丙图位置转到丁图位置的过程中，穿过线圈的磁通量减小，产生的电动势在减小
[解析]线圈经过图甲或图丙位置(中性面)时，穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电动势为零，感应电流为零，结合法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化率为零，A、C错误；线圈经过图乙位置(与中性面垂直)时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最大，B正确；线圈从图丙位置(中性面)转到题图丁位置(与中性面垂直)的过程中，根据法拉第电磁感应定律可知，穿过线圈的磁通量减小，产生的电动势在增大，D错误。
〔变式训练1〕 (多选)(2023·四川模拟预测)在匀强磁场中，匝数N＝100的矩形线圈绕垂直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规律如图所示，则下列说法正确的是( )A．t＝0.5×10－2 s时，线圈平面与中性面重合B．t＝1×10－2 s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1×10－3 WbD．线圈转动的角速度为100π rad/s
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
(1)分段计算电热，再求和得出一个周期内产生的总热量。
交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较
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，π取3.14，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；(5)线圈转动一周产生的总热量；
[解析] (1)感应电动势的最大值为Em＝nBSω＝100×0.5×0.12×2π V≈3.14 V感应电动势瞬时表达式为e＝Emcs ωt＝3.14 cs 2πt(V)。(2)由图示位置转过60°时的瞬时感应电动势为e＝Emcs 60°＝3. 14×0.5 V＝1. 57 V。(3)由图示位置转过60°的过程中产生的平均感应电动势为
[答案] (1)e＝3.14 cs 2πt (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
(2)根据公式Em＝nBSω求出相应峰值。(3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。①开始计时线圈与中性面重合，则i－t函数式为i＝Imsin ωt；②开始计时线圈与中性面垂直，则i－t函数式为i＝Imcs ωt；③开始计时线圈与中性面夹角为θ，则i－t函数式为i＝Imsin(ωt＋θ)。
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，可以通过等效应用交变电流规律求解相应的物理量。
1.(2022·广东卷)图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈，n1>n2，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是( )A．两线圈产生的电动势的有效值相等B．两线圈产生的交变电流频率相等C．两线圈产生的电动势同时达到最大值D．两电阻消耗的电功率相等
第1讲 交变电流的产生及描述
1．定义：大小和方向都随时间做_______________的电流叫作交变电流。
2．图像：如图所示，图_____________________所示电流都属于交变电流，图___所示电流属于恒定电流。
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。
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。( )
4．交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。( )5．交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。( )6．交变电流的峰值总是有效值的倍。( )
二、对点激活1．(2023·云南高三月考)在下列几种电流的波形图中，能表示生活、生产用电的是( )[解析]A图像是直流电，B图像为方波形交流电，C图像为正弦交流电，D图像为脉冲交流电，而生活、生产用电为正弦交流电，故选C。
A B C D
3．(2023·浙江高三专题练习)教学用交流发电机示意图如图所示。矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO′匀速转动，某时刻线圈平面与磁感线垂直。下列说法正确的是( )A．此时产生的感应电流最大B．此时线圈平面处在中性面上C．此时线圈磁通量变化率最大D．此时开始再转半个周期，线圈磁通量变化量为零
[解析]由图可知，此时线圈平面与磁场方向垂直，穿过线圈的磁通量最大，但此时的磁通量变化率为零，感应电动势为零，感应电流为零，线圈平面处在中性面上，B正确，A、C错误；假设此时线圈的磁通量为Φ0＝BS，从此时开始再转半个周期，线圈磁通量变化量为ΔΦ＝－BS－BS＝－2BS，即线圈磁通量变化量不为零，D错误。
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)
(2022·湖南高三期中)一矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO′匀速转动时，就会在线圈中形成交变电流。下列说法正确的是( )
A．线圈经过甲图位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流也最大B．线圈经过乙图位置时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最大C．线圈经过丙图位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率也最大D．线圈从丙图位置转到丁图位置的过程中，穿过线圈的磁通量减小，产生的电动势在减小
[解析]线圈经过图甲或图丙位置(中性面)时，穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电动势为零，感应电流为零，结合法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化率为零，A、C错误；线圈经过图乙位置(与中性面垂直)时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最大，B正确；线圈从图丙位置(中性面)转到题图丁位置(与中性面垂直)的过程中，根据法拉第电磁感应定律可知，穿过线圈的磁通量减小，产生的电动势在增大，D错误。
〔变式训练1〕 (多选)(2023·四川模拟预测)在匀强磁场中，匝数N＝100的矩形线圈绕垂直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规律如图所示，则下列说法正确的是( )A．t＝0.5×10－2 s时，线圈平面与中性面重合B．t＝1×10－2 s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1×10－3 WbD．线圈转动的角速度为100π rad/s
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
(1)分段计算电热，再求和得出一个周期内产生的总热量。
交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较
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，π取3.14，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；(5)线圈转动一周产生的总热量；
[解析] (1)感应电动势的最大值为Em＝nBSω＝100×0.5×0.12×2π V≈3.14 V感应电动势瞬时表达式为e＝Emcs ωt＝3.14 cs 2πt(V)。(2)由图示位置转过60°时的瞬时感应电动势为e＝Emcs 60°＝3. 14×0.5 V＝1. 57 V。(3)由图示位置转过60°的过程中产生的平均感应电动势为
[答案] (1)e＝3.14 cs 2πt (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
(2)根据公式Em＝nBSω求出相应峰值。(3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。①开始计时线圈与中性面重合，则i－t函数式为i＝Imsin ωt；②开始计时线圈与中性面垂直，则i－t函数式为i＝Imcs ωt；③开始计时线圈与中性面夹角为θ，则i－t函数式为i＝Imsin(ωt＋θ)。
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，可以通过等效应用交变电流规律求解相应的物理量。
1.(2022·广东卷)图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈，n1>n2，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是( )A．两线圈产生的电动势的有效值相等B．两线圈产生的交变电流频率相等C．两线圈产生的电动势同时达到最大值D．两电阻消耗的电功率相等
相关课件
适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第12章交变电流传感器第1讲交变电流的产生及其描述课件： 这是一份适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第12章交变电流传感器第1讲交变电流的产生及其描述课件，共38页。PPT课件主要包含了内容索引，强基础固本增分，研考点精准突破，答案D，答案BD等内容，欢迎下载使用。
人教版高考物理一轮复习第11章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述课件： 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讲交变电流的产生和描述课件
高考物理一轮复习第11章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述课件： 这是一份高考物理一轮复习第11章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述课件，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·自主排查，垂直于磁场，中性面，一秒内完成周期性变化，最大值，有效值，所围面积，关键能力·分层突破等内容，欢迎下载使用。
