考物理-复习方案-第1讲 交变电流的产生及描述.doc

交变电流的产生和变化规律 1．交变电流 (1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流。如图10－1－1(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流。其中(a)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图(b)为矩形脉冲电流，(c)(d)为锯齿形扫描电流。 图10－1－1 2．中性面 (1)定义：与磁场方向垂直的平面。 (2)特点： 线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零。 线圈转动一周，两次经过中性面。线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次。 图10－1－2 3．正弦式电流的产生和变化规律 (1)产生：当闭合线圈由中性面位置(图10－1－2中O1O2位置)开始在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变化的函数是正弦函数。 (2)变化规律： 电动势(e)：e＝Emsin_ωt； 电压(u)：u＝Umsin_ωt； 电流(i)：i＝Imsin_ωt。 正弦式电流的变化规律及对应图象(线圈在中性面位置开始计时)　　　规律 物理量　　 函数 图象 磁通量 Φ＝Φm·cos ωt＝BScos ωt 电动势 e＝Em·sin ωt＝nBSωsin ωt 电压 u＝Um·sin ωt＝ sin ωt 电流 i＝Im·sin ωt＝sin ωt 2.两个特殊位置的特点 (1)线圈平面与中性面重合时，SB，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变。 (2)线圈平面与中性面垂直时，SB，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变。 3．由正弦交流电的图象可信息获取 (1)交变电流的最大值。 (2)周期(频率f＝)。 (3)任意时刻线圈中产生的电流的大小和方向。 4．交变电流瞬时值表达式书写的基本思路 (1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象或由公式Em＝nBSω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：线圈从中性面位置开始转动，则i－t图象为正弦函数图象，函数式为i＝Imsin ωt。 线圈从垂直中性面位置开始转动，则i－t图象为余弦函数图象，函数式为i＝Imcos ωt。 1.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图10－1－3所示，由图中信息可以判断(　　) 图10－1－3 A．在A和C时刻线圈处于中性面位置 B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零 C．从A→D时刻线圈转过的角度为π D．从O→D时刻历时0.02 s，在1 s内交变电流的方向改变100次 解析：选CD　从题图可知，在O、B、D时刻感应电流为零，所以此时线圈恰好在中性面的位置，且穿过线圈的磁通量最大；在A、C时刻感应电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时穿过线圈的磁通量为零；从A到D时刻，线圈旋转3/4周，转过的角度为π；如果从O到D时刻历时0.02 s，恰好为一个周期，所以1 s内线圈运动50个周期，100次经过中性面，交变电流的方向改变100次。 描述交变电流的物理量 1．周期和频率 (1)周期(T)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T＝。 (2)频率(f)：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)。 (3)周期和频率的关系：T＝或f＝。 2．交变电流的四值 (1)瞬时值：它反映不同时刻交流电的大小和方向，正弦交流电瞬时值表达式为：e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin_ωt。(应当注意必须从中性面开始计时) (2)最大值：也叫峰值，它是瞬时值的最大值，它反映的是交流电大小的变化范围，当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，其值为Em＝nBSω(转轴垂直于磁感线)。 (3)平均值：可用法拉第电磁感应定律＝n来求。 (4)有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果它们在交流电的一个周期内产生的热量相等，就把这个恒定电流的数值叫做这一交流的有效值，正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是：E＝Em/，I＝Im/，U＝Um/。 3．电感和电容对交变电流的影响 (1)电感器： 感抗(XL＝2πfL)：指电感线圈对正弦交变电流的阻碍作用。 作用：通直流、通低频、阻高频。 (2)电容器： 容抗(XC＝)：指电容器对正弦交变电流的阻碍作用。 作用：通高频、阻低频、隔直流。 交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 峰值 最大的瞬时值 Em＝nBSωIm＝ 讨论电容器的击穿电压 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定