交流电的产生（1）交流电：大小和方向均随时间作周期性变化的电流。方向随时间变化是交流电的最主要特征。（2）交流电的产生平面线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴转动时，线圈中就会产生按正弦规律变化的交流电，这种交流电叫正弦式交流电。中性面：垂直于磁场的平面叫中性面。线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，此位置线圈中的感应电动势为零，且每经过中性面一次感应电流的方向改变一次。线圈每转一周，两次经过中性面，感应电流的方向改变两次。（3）正弦式交流电的变化规律： 若从中性面位置开始计时，那么线圈中的电动势、电流、加在外电阻上的电压的瞬时值均按正弦规律变化函数式为eEmsint,iImsint,uUmsint,EmNBS,1m图像如图所示：（正弦交流电是其中一种交变电流的知识点和经典例题.交流电：大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流特殊）。二正弦交流电的变化规律线框在匀强磁场中匀速转动.1 当从中性面位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：即E=msin3,tI=Imsin3t是从该位置经t时间线框转过的角度也是线速度V与磁感应强度B的夹角还是线框面与中性面的夹角.当从平行B位置开始计时：则:E二$mCOS3,I=ImCOS3t是线框在时间t转过的角度；是线框与磁感应强度B的夹角；此时V、B间夹角为.对于单匝矩形线圈来说Em=2Blv=BS3;对于n匝面积为S的线圈来说Em=nBS3。|Em|对于总电阻为R的闭合电路来说=三.几个物理量1.中性面：如图所示的位置为中性面，对它进行以下说明：(1)此位置过线框的磁通量最多.此位置磁通量的变化率为零.所以E二emsin3t=0I,二Imsin3t=0此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图中的时七2,t4刻，因而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面，电流的方向改变两次，频率为50Hz的交流电每秒方向改变100次.表征交流电的物理量（1）描述交流电的大小瞬时值：交流电的瞬时值反映的是不同时刻交流电的大小和方向。最大值：交流电在变化过程中所能达到的最大值是表征交流电强弱的物理量。 有效值：是根据交流电的热效应规定的，反映的是交流电在能量方面的平均效果。让交流电与恒定电流通过阻值相同的电阻，若在相等时间内产生的热量相等，这一恒定电流值就是交流电的有效值。各种电器设备所标明的额定电流和额定电压均是有效值O对正弦交流电：有效值最大值E,即:E.2Em2,Um,（2）周期和频率是用来表示交流电变化快慢的物理量2f（对正弦式交流电）。3.变压器（1）变压器的构造及原理构造：由一个闭合的铁芯以及绕在铁芯上的两组（或两组以上）的线圈组成。和电源相连的线圈叫原线圈，与负载相连的线圈叫副线圈。工作原理原线圈加上交变电压后会产生交变的电流，这个交变电流会在铁芯中产生交变的磁通量，那么副线圈中会产生交变电动势，若副线圈与负载组成闭合电路，副线圈中也会有交变电流产生，它同样在铁芯中激发交变的磁通量，这样，由于原、副线圈中有交变电流通过而发生的一种相互感应现象叫互感现象。变压器工作的物理基础就是利用互感现象。 (2)理想变压器铁芯封闭性好、无漏磁现象，即穿过原、副线圈的磁通量相等。 线圈绕组的电阻不计，无铜损现象。 铁芯中涡流不计，即铁芯不发热，无铁损现象。对理想变压器有：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。变压器是输出电流和功率决定输入的，而输入电压决定输出(3)原、副线圈中的电压、电流关系。电压关系：J|,若有多组副线圈，贝VU】:U2：U3：n】m：nU2112功率关系：P1=P2O电流关系：I若有多组副线圈，贝VnJin2l2n313,*T2 4.远距离输电远距离输电要解决的关键问题是减少输电线上电能的热损耗。 减少远距离输电过程中电能损失的方法：若输电功率为P,输电电压为U,输电线电阻为R,则输电线上热损耗P损=i2r,要减少能量损失，有两种途径：一是减小输电线电阻R,因为R-,可通过减S小P和增大S的办法减小R,但作用有限：另一是减小输电电流I,在输电功定P一定的情况下，I,故增大输电电压可减小输电电流，减小输电线能量损失，提高U输电功率。1Q,线圈绕垂直与磁感【例1】如图所示，匀强磁场的磁感应强度B二0.5T,边长L=10cm的正方形线圈abed共100匝，线圈电阻r线的对称轴00/匀速转动，角速度为3=2兀rad/s,夕卜电路电阻R=4Q,求：(1)转动过程中感应电动势的最大值.(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60。时的即时感应电动势.(4)交流电电表的示数.(5)转动一周外力做的功.解析：(1)感应电动势的最大值，nFNBS=100xo5X0.1:X2nV=3.14V(2)转过60时的瞬时感应电动势：e=mcos60=3.14XO.5V=1.57V3144(4)电压表示数为外电路电压的有效值：U=R=一一X-=1.78VRr近5(5)转动一周所做的功等于电流产生的热量2(R十)T=0.99J【例3.交流发电机的转子由B/S的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.IV,那么当线圈转过30时交流电压的即时值为一V【例4通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。求该交流电的有效值Io【例6如图表示一交变电流随时间变化的图象，此交变电流的有效值是()A.5.2A;B5A;C3.5,2A;D.3.5A小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动。产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系,如图所示，此线圈与一个R=10Q的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是交变电流的周期为0.125交变电流的频率为8Hz交变电流的有效值为交变电流的最大值为4A01巩2.一理想变压器原、岳圈匝数比m:n2=ll:5o原线圈与正弦交变电源连接,u/V输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个10的电阻。则A.流过电阻的电流是20AB.与电阻并联的电压表的示数是100:2VC.经过1分钟电阻发出的热量是6X10JD.变压器的输入功率是1X10W3.一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压,输出电压保持不变，副线圈接有可调电阻R。设原线圈的电流为11,输入功率为P1,副线圈的电流为12,输出功率为P、当R增大时Bh减小，Pi减小D2增大，P2减小DI2增大，P2增大4.中(双)如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路Ri、R2、Rs和R4均为固定电阻,开关S是闭合的。v_,和启为理想电压表，读数分别为U1和U2；和A3为理想电流表，读数分别为11、12和13。现断开S,U1数值不变，下列推断中正确的是A.U2变小、13变小B.U2不变、13变大C.|1变小、12变小D.11变大、12变大5.（双）如图，理想变压器原副线圈匝数之比为4:1-原线圈接入一电压为u=Uosinwt的交流电源，副线圈接一个R=27.5的负载电阻.若Uo=220.2V，3=100nHz，则下述结论正确的是A.副线圈中电压表的读数为55V一1B副线圈中输出交流电的周期为S100nC原线圈中电流表的读数为0.5AD原线圈中的输入功率为110.2W6.图I、图2分别表示两种电压的波形其中图1所示电压按正弦规律变化。下列说法正确的是A.图1表示交流电，图2表示直流电B.两种电压的有效值相等C图1所示电压的瞬时值表达式为：u=311sinlOOntV1D图I所示电压经匝数比为10:1的理想变压器变压后.频率变为原来的一10【例3】分析：电压表的示数为交流电压的有效值，由此可知最大值为Um=2U=20V。而转过30时刻的即时值为U=Urncos3017.3Vo【例4】该交流周期为T=0.3s,前ti=0.2s为恒定电流li=3A,后t2=0.Is为恒定电流12=-6A,因此这一个周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定义，设有效值为1.根据定义有：|RTlfRti1；Rt2-1=32A解析：严格按照有效值的定义，交变电流的有效值的大小等于在热效应方面与之等效（在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相等）的直流的电流值可选择一个周期（002s）时间，根据焦耳定律，有:l2RX002=（4.2）2RXO01+（3,2）:RX0.01解之可得：1=5A答案：B1【答案】C【解析】由e-1图像可知，交变电流电流的周期为0.25s,故频率为4Hz,选项A、B错误。根据欧姆定律可知交变电流的最大值为2A,故有效值为.2A,选项C正确。答案：D【解析】原线圈中电压的有效值是220V,由变压比知副线圈中电压为100V,流过电阻的电流是10A;与电阻并联的电压表的示数是100V；经过1分钟电阻发出的热量是6X104Jo答案：B【解析】理想变压器的特点是输入功率等于输出功率，当负载电阻增大时，由于副线圈的电压不变，所以输出电流12减小，导致输出功率P2减小，所以输入功率Pl减小；输入的电压不变，所以输入的电流11减小，B正确答案：BC【解析】：因为变压器的匝数与Ui不变，所以U2与两电压表的示数均不变当S断开时，因为负载电阻增大，故次级线圈中的电流12减小，由于输入功率等于输出功率，所以I】也将减小，C正确；因为R】的电压减小，故&、R3两端的电压将增大，13变大，B正确.答案：AC【解析】：原线圈电压有效值Ui=220V,由电压比等于匝数比可得副线圈电压U2=55V,A对；电阻R上的电流为2A,由原副线圈电流比等于匝数的反比，可得电流表示数为0.5A,C对；输入功率为2nP=220X0.5W=110W,D错；周期T=0.02s,B错。CO答案：CL解析】：交流电的概念，大小和方向都随时间变化，在t轴的上方为正，下方为负，A错。有Ea效值E只对正弦交流电使用，最大值一样，所以B错。由图可知，C对。变压之后频率不变，D错。