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第一节 交变电流的产生和描述,课堂互动讲练,经典题型探究,知能优化演练,第一节交变电流的产生和描述,基础知识梳理,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1011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,图1011,(3)变化规律(线圈在中性面位置开始计时) 电动势(e)：e_ 电压(u)：u_ 电流(i)：i_ (4)图象(如图1012),Emsint,Umsint,Imsint,图1012,2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,最大值,相同,热量,4相位：在正弦交变电流的公式UEmsin(t)中，t叫_，叫_，两支交流的相位之差叫做它们的_,相位,初相位,相位差,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),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EmnBS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：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iImsint. 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iImcost.,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，SB，最大，/t0，e0，i0，电流方向将发生改变 (2)线圈平面与中性面垂直时，SB，0，/t最大，e最大，i最大，电流方向不改变,即时应用(即时突破，小试牛刀) 1如图1013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B1 T，线圈所围面积S0.1 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() Ae12sin120t(V) Be24sin120t(V) Ce0.04sin0.4t(V) De0.4cos2t(V),图1013,二、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,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,即时应用(即时突破，小试牛刀) 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1014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1014,经典题型探究,(2010年高考广东理综卷)如图1015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1015,【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,(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1016所示的角速度匀速转动，外电路电阻为R.,图1016,(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？,【答案】见解题样板,如图1017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，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？,图1017,【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,【易误警示】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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