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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,1,节,第五章,理解教材新知,把握热点考向,应用创新演练,知识点一,知识点二,考向一,考向二,随堂基础巩固,课时跟踪训练,1.,交变电流是指大小和方向都随时间周期,性变化的电流。,2.,线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速,转动时可产生正弦式交变电流。,3.,正弦式交变电流的瞬时值表达式为,e,E,msin,t,，,u,U,msin,t,，,i,I,msin,t,，式中的,E,m,、,U,m,、,I,m,是指交变电,流的最大值，也叫峰值。,自学教材,1,交变电流,(1),交变电流的定义：大小和方向都随时间,的电流，简称交流。,(2),直流：,不随时间变化的电流。,2,交变电流的产生,(1),产生方法：闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。,(2),过程分析：,(,如图,5,1,1,所示,),做周期性变化,方向,图,5,1,1,(3),中性面：线圈在磁场中转动的过程中，线圈平面与磁场,时所在的平面。,垂直,重点诠释,中性面、中性面的垂面位置的特性比较,中性面,中性面的垂面,位置,线圈平面与磁场垂直,线圈平面与,磁场平行,磁通量,最大,零,磁通量变化率,零,最大,感应电动势,零,最大,线圈边缘线速度与磁场方向夹角,0,90,感应电流,零,最大,电流方向,改变,不变,特别提醒,在线圈转动过程中，磁通量最大时，磁通量的变化率恰好为零，磁通量为零时，磁通量的变化率恰好最大，感应电动势的大小由磁通量的变化率决定。,图,5,1,2,答案：,AD,自学教材,1,正弦式交变电流,(1),定义：按,变化的交变电流，简称正弦式电流。,(2),函数和图象：,正弦规律,函数,图象,瞬时电动势：,瞬时电压：,u,瞬时电流：,i,e,E,m,sin,t,U,m,sin,t,I,m,sin,t,特别提醒,表达式中,E,m,、,U,m,、,I,m,分别是电动势、电压和电流的峰值，而,e,、,u,、,i,则是这几个量的瞬时值。,2,其他交变电流,如图,5,1,3,所示,图,5,1,3,重点诠释,1,瞬时值表达式的推导,如图,5,1,4,所示，,图,5,1,4,若线圈平面从中性面开始转动，则经过时间,t,：,2,峰值表达式,由,e,nBS,sin,t,可知，电动势的峰值,E,m,nBS,n,m,，与线圈的形状及转轴位置无关。,特别提醒,(1),若线圈从中性面开始计时，,e,E,m,sin,t,。若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时，,e,E,m,cos,t,，所用瞬时值表达式与开始计时的位置有关。,(2),物理学中，正弦交变电流与余弦交变电流都统称为正弦式交变电流，简称正弦式电流。,(3),交变电动势的峰值,E,m,nBS,，由线圈匝数,n,，磁感应强度,B,，转动角度,及线圈面积,S,决定。当线圈转到穿过线圈的磁通量为,0,的位置时，取得此值。,2.,如图,5,1,5,所示，一矩形线圈,abcd,，,已知,ab,边长为,l,1,，,bc,边长为,l,2,，在磁,感应强度为,B,的匀强磁场中绕,OO,轴,以角速度,从图示位置开始匀速转动，,则,t,时刻线圈中的感应电动势为,(,),A,0.5,Bl,1,l,2,sin,t,B,0.5,Bl,1,l,2,cos,t,C,Bl,1,l,2,sin,t,D,Bl,1,l,2,cos,t,图,5,1,5,解析：,因为开始时刻线圈平面与磁感线平行，即从垂直于中性面开始运动，所以开始时刻线圈中感应电动势最大为,E,m,Bl,1,l,2,，感应电动势的表达形式应为余弦形式，因此在,t,时刻线圈中的感应电动势为,Bl,1,l,2,cos,t,，故正确选项为,D,。,答案：,D,正弦交变电流随时间的变化情况可以,从图象上表示出来，图象描述的是交变电,流随时间变化的规律，它是一条正弦曲线，,如图,5,1,6,所示，是交变电流的,e,t,图象。,由图可以确定出以下信息：,(1),可以读出正弦交变电流的峰值,E,m,。,(2),可根据线圈转至中性面时电动势为零的特点，确定线圈处于中性面的时刻，确定了该时刻，也就确定了磁通量最大的时刻和磁通量变化率最小的时刻，如,t,0,，,t,t,2,时刻。,图,5,1,6,(3),可根据线圈转至与磁场平行时感应电动势最大的特点，确定线圈与中性面垂直的位置，此位置也就是磁通量为零的时刻和磁通量变化率最大的时刻，如,t,t,1,，,t,t,3,时刻。,(4),可以确定某一时刻电动势大小以及某一时刻电动势的变化趋势，如,t,t,1,，,t,t,2,时刻。,3,一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂,直于磁感线的轴匀速转动，穿过,线圈的磁通量随时间变化的图象,如图,5,1,7,所示。则下列说法中,正确的是,(,),图,5,1,7,答案：,BD,例,1,如图,5,1,8,所示，矩形线圈,abcd,在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁,场方向的轴,P,1,和,P,2,以相同的角速度匀速,转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时,(,),A,线圈绕,P,1,转动时的电流等于绕,P,2,转动时的电流,B,线圈绕,P,1,转动时的电动势小于绕,P,2,转动时的电动势,C,线圈绕,P,1,和,P,2,转动时电流的方向相同，都是,a,b,c,d,D,线圈绕,P,1,转动时,dc,边受到的安培力大于绕,P,2,转动时,dc,边受到的安培力,图,5,1,8,思路点拨,线圈平面与磁场方向平行时，磁通量的变化率最大，与转轴的位置无关，且电流方向都满足楞次定律。,解析,只要线圈绕垂直于磁感线的轴转动，在其他量相同时，产生的电动势与转轴的位置无关，故,A,对、,B,错；根据楞次定律，线圈绕,P,1,和,P,2,转动时电流的方向相同，都是,a,d,c,b,，,C,错；绕两轴转动时，在同一位置的瞬时电流相同，同一边受到的安培力也相同，,D,错。,答案,A,借题发挥,正弦式交变电流产生的条件是匀强磁场、转轴垂直于磁场方向和线圈匀速转动，三者缺一不可，否则线圈中所产生的就不是正弦式交变电流。,1.,如图,5,1,9,所示，一正方形线圈,abcd,在匀强磁场中绕垂直于磁感,线的对称轴,OO,匀速转动，沿着,OO,轴观察，线圈沿逆时针方向,转动。已知磁感应强度为,B,，线,圈匝数为,n,，边长为,l,，电阻为,R,，,转动角速度为,，则当线圈转至,图示位置时,(,),图,5,1,9,答案：,CD,例,2,有一个正方形线圈的匝数为,10,匝，边长为,20 cm,，线圈总电阻为,1 ,，,线圈绕,OO,轴以,10,rad/s,的角速度匀速,转动，如图,5,1,10,所示，匀强磁场的,磁感应强度为,0.5 T,，问：,(1),该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少？,(2),若从中性面位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的表达式。,(3),线圈从中性面位置开始，转过,30,时，感应电动势的瞬时值是多大？,图,5,1,10,(2),从中性面位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为,e,E,m,sin,t,6.28 sin 10,t,V,。,(3),线圈从中性面位置开始转过,30,，感应电动势,e,E,m,sin,303.14 V,。,答案,(1)6.28 V,6.28 A,(2),e,6.28sin 10,t,V,(3)3.14 V,2,如图,5,1,11,甲所示，交流发电机与电阻,R,连接，线圈在,匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图象如图乙中,图线,a,所示，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图,象如图乙中图线,b,所示，已知,R,10 ,。以下关于这两个,正弦交流电的说法正确的是,(,),图,5,1,11,A,在图中,t,0,时刻穿过线圈的磁通量均为零,B,线圈先后两次转速之比为,3,2,C,交流电,b,的电压瞬时值为,u,10sin 5,t,V,D,转子的转速调整前电压最大值与调整后相同,答案：,C,随堂基础巩固,点此进入,课时跟踪训练,点此进入,
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