高三物理高考复习,第12章 交变电流电磁场和电磁波,第1讲 交变电流的产生及描述,2,3,一、正弦式交变电流的产生和描述物理量1.交变电流： 和 均随时间作周期性变化的电流.2.产生原理： (如 图10-1-1所示，线圈匀速旋转 时，ab、cd将切割磁感线产生 周期性变化的交变电流).,图12-1-1,大小,方向,电磁感应,梳理考点：,4,3.两个位置：(1)中性面位置(通过的磁通量 、感应电动势为0、电流方向改变的位置). (2)垂直中性面位置(垂直切割磁感线、电流、感应电动势为 的位置). 4.四个值：(1)最大值：Em= (涉及 耐压时使用).,最大,峰值,nBS,电容器,5,(2)有效值：E有效值= =0.707Em计算用电器的 时使用，此关系仅适用于正(余)弦式交流电. (3)瞬时值：e=nBSsint(以中性面位置为计时起点，在确定线圈的 时使用). (4)平均值： (求一段时间内通过回路的 和穿过线圈的磁通量的 时使用).,热功率,位置,电量,变化,6,5.产生设备：旋转电枢式发电机、旋转磁极式发电机图象描述：从图象可得出最大值、周期和各时刻的瞬时值；也能找出对应的线圈的位置.(如图12-1-2),图12-1-2,7,二、交变电流的有效值 定义：它是根据电流的热效应规定的，让交流和直流分别通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，则该直流的数值就是该交流的有效值. 说明：(1)只有正弦交变电流的电流、电压的有效值才是对应最大值的 倍.,(2)通常所说的交变电流的电流、电压；交变电流表的读数；交变电流用电器的额定电压、额定电流；保险丝的熔断电流等都指 值.,有效,8,三、容抗与感抗 1.电容在电路中的作用是“通交流，隔直流；通高频，阻低频”；交变电流的频率越高，容抗越 .,小,2.电感在电路中的作用是“通直流，阻交流；通低频，阻高频”；交变电流的频率越高，感抗越 . 3.电阻与交变电流的频率 关，对交直流的阻碍作用相同.,大,无,对交变电流的“四值”的比较和理解,(线圈在中性面位置开始计时),正弦式电流的变化规律及应用,【例1】如图1213甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO以恒定的角速度转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图1211乙所示的余弦规律变化，在t 时刻 ( ),图1213,A线圈中的电流最大 B穿过线圈的磁通量为零 C线圈所受安培力为零 D穿过线圈磁通量的的变化率最大答案 C,3+2 P155【例1】,考点1.正弦式交变电流的产生与图象,A线圈中的电流最大 B穿过线圈的磁通量为零 C线圈所受的安培力为零 D穿过线圈磁通量的变化率最大 解析 注意线圈转动过程中通过两个特殊位置(平行于磁 感线和垂直于磁感线)时的特点；磁通量、磁通量的变化、答案 C,【例2】电阻为1 的矩形线圈绕垂直于磁场 方向的轴，在匀强磁场中匀速转动， 产生的交变电动势随时间变化的图 象如图1214所示现把交流电 加在电阻为9 的电热丝上，下列 判断正确的是 ( ) A线圈转动的角速度100 rad/s B在t0.01 s时刻，穿过线圈的磁通量最大 C电热丝两端的电压U100 V D电热丝此时的发热功率P1 800 W,图1214,答案 D,答案 D,【例3】 (2010年高考广东理综卷)如图1215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u220sin 100t(V),图1215,【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u311sin 100t(V)，D错误 【答案】 BC,如图1216所示，N50匝的矩形线圈 abcd，ab边长l120 cm，ad边长l225 cm， 放在磁感应强度B0.4 T的匀强磁场中， 外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中 线的OO轴以n3 000 r/min的转速匀速转 动，线圈电阻r1 ，外电路电阻R9 ， t0时，线圈平面与磁感线平行，ab边正 转出纸外、cd边转入纸里 (1)在图中标出t0时感应电流的方向； (2)写出感应电动势的瞬时值表达式； (3)线圈转一圈外力做多少功？ (4)从图示位置转过90的过程中流过电阻R的电荷量是多少？,【例4】,图1216,解析 (1)线圈感应电流方向为adcba(图略) (2)线圈的角速度2n100 rad/s 图示位置的感应电动势最大，其大小为EmNBl1l2 代入数据得Em314 V 电动势的表达式eEmcos t314cos 100t V.,答案 (1)adcba 图略 (2)e314cos 100t V (3)98.6 J (4)0.1 C,【例6】(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1217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( ),图1217,考点2、非正弦式交变电流的有效值,求交变电流有效值的“三同”原则,交变电流的有效值是根据电流通过电阻时产生的热效应定义的，即让交变电流和直流电通过相同的电阻,在相同的时间里若产生的热量相同，则交变电流（电压）的有效值就等于这个直流电流（电压）的值，即求解交变电流有效值问题必须在相同电阻、相同时间、相同热量的“三同”原则下求解.,考点3.电感和电容对交流电的影响问题：电感和电容对交流电有影响，人们是如何利用这种影响的？解答：(1)扼流圈低频扼流圈特点：匝数为几千甚至超过一万，自感系数为几十亨，对低频有较大的阻碍作用，对直流阻碍较小，所以线圈能够“通直流，阻交流”,高频扼流圈特点：匝数为几百，自感系数为几毫亨，对高频交变电流产生很大的感抗，对低频交变电流阻碍较小，所以线圈能够“阻高频，通低频”(2)隔直电容器和旁路电容器隔直电容器：当电容器串联在电路中时，因直流电不能通过电容器，对于同时含有交、直流成分的电流，可以把交、直流成分分开旁路电容器：当电容器并联在电路中时可将高频交流成分和低频交流成分分开,【例7】：二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动图1218为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b端输入，L1和L2是线圈，C1和C2是电容器，则下列说法中正确的是( ),3+2 P157【例5】,27,【例8】如图12-1-9所示电路中，三只电灯的亮度相同，如果交流电的频率增大，三盏电灯的亮度将如何改变?为什么?,图12-1-9,28,解析：当交变电流的频率增大时，线圈对交变电流的阻碍作用增大，通过灯泡L1的电流将因此而减小，所以灯泡L1的亮度将变暗；而电容对交变电流的阻碍作用则随交变电流频率的增大而减小，即流过灯泡L2的电流增大，所以灯泡L2的亮度将变亮.由于电阻的大小与交变电流的频率无关，流过灯泡L3的电流不变，因此其亮度也不变.,点评：对于电阻、电感和电容对交变电流的作用的考题，因为考纲的要求都是围绕两种器件对交流电的作用展开的，因此要熟记结论并学会灵活应用警示：两种扼流圈和两种电容器的应用是学生中的难点和易错点，所以要理清它们的结构特点,A甲扬声器是高音扬声器 B乙扬声器是低音扬声器 CC2的作用是阻碍高频电流通过乙扬声器 DL1的作用是阻碍高频电流通过甲扬声器,图1218,解析：感抗对电流的阻碍作用是“通直流，阻交流”，“通低频，阻高频”，容抗对电流的阻碍作用是“通交流，隔直流”，“通高频，阻低频”线圈L1的作用是让低频信号通过，阻碍高频成分，通过线圈L1的信号中还有少量的高频成分，C1的作用就是让这些少量的高频成分通过，阻碍低频信号通过，让低频信号通过扬声器甲，故扬声器甲是低音扬声器，选项A错误D正确；C2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器，C错误；L2的作用是让低频信号通过，阻碍高频成分通过，减弱通过扬声器乙的低频电流，扬声器乙是高音扬声器，选项B错误,答案：D,32,交流电,正弦电流,产生：交流发电机 表述手段图象、三角函数表达式,表 征 参 量,瞬时值I i=Imcost或i=Imsint,最大值Im 有效值I,周期T 频率f,观察仪器：示波器,电阻 电感：感抗 电容：容抗,对交变电流 阻碍的器件,与交变电流f有关,33,理想变压器,工作原理：互感现象 构造：原副线圈、铁芯,遵循规律,功率关系:P1=P2 电压关系： 电流关系：I1/I2=n2/n1,远程输电,功率损失：P损=I2R 电压损失：U损=IR 高压输电,34,传 感 器,原理：非电学量电学量,元器件,半导体,光敏电阻 热敏电阻金属热电阻 其他,霍尔元件,应用模式：传感器 放大转换电路,执行机构 显示器 计算机系统,应用实例,力传感器的应用电子秤 声传感器的应用话筒,温度传感器的应用,电熨斗 电饭锅 测温仪,光传感器的应用,火灾报警器 光电鼠标,