【RS50】【三维设计】（广东专版）2016年高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器考点通关.doc文档

记记交变电流定义强弱和方向都随时间做周期性变化的电流。

图象如图所示都属于交变电流。

其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，如图所示。

图正弦式电流的产生和图象产生在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。

图象用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置时开始计时，其图象为正弦曲线。

如图所示。

正弦式电流的函数表达式若匝面积为的线圈以角速度绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从中性面开始计时，其函数形式为，用表示电动势最大值，则有。

其电流大小为。

试试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甲所示，则下列说法正确的是图时刻，线圈平面与中性面垂直时刻，的变化率最大时刻，交流电动势达到最大该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示解析选由图知，时，最大，即线圈处于中性面位置，此时，故两项由图知，在时最大，最大，则项正确在时，最大，则项。

描述正弦式电流的物理量想想有个匝的正方形线框，边长为，线框总电阻为，线框绕轴以的角速度匀速转动，如图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为。

则正弦式电流电动势和电流的峰值和有效值分别为多少图提示电动势的峰值。

电动势的有效值。

电流的峰值。

电流的有效值为。

记记周期和频率周期交变电流完成次周期性变化线圈转周所需的时间，单位是秒，公式。

频率交变电流在内完成周期性变化的次数，单位是赫兹。

周期和频率的关系或。

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，如果在交流的个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流是电压是，我们就把叫做这个交流的有效值。

正弦式电流的有效值跟最大值之间的关系是，。

试试小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场图中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示。

此线圈与个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交变电流的频率为交变电流的有效值为交变电流的最大值为解析选由图象可知交变电流的周期，频率，故选项交变电流的有效值故选项正确交变电流的最大值，故选项。

正弦式交变电流的变化规律正弦式电流的变化规律线圈在中性面位置开始计时物理量函数图象磁通量电动势电压电流两个特殊位置的特点线圈平面与中性面重合时，⊥，最大电流方向将发生改变。

线圈平面与中性面垂直时，∥最大，最大，最大，电流方向不改变。

书写交变电流瞬时值表达式的基本思路确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式求出相应峰值。

明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。

若线圈从中性面位置开始转动，则图象为正弦函数图象，函数式为。

若线圈从垂直中性面位置开始转动，则图象为余弦函数图象，函数式为。

例安徽高考图甲是交流发电机模型示意图。

在磁感应强度为的匀强磁场中，有矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴转动，由线圈引出的导线和分别与两个跟线圈起绕转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻形成闭合电路。

图乙是线圈的主视图，导线和分别用它们的横截面来表示。

已知长度为，长度为，线圈以恒定角速度逆时针转动只考虑单匝线圈。

图线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导时刻整个线圈中的感应电动势的表达式线圈平面处于与中性面成夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出时刻整个线圈中的感应电动势的表达式若线圈电阻为，求线圈每转动周电阻上产生的焦耳热其他电阻均不计。

解析矩形线圈在磁场中转动时，只有和切割磁感线，且转动的半径为，设和的转动速度为，则在时刻，导线和因切割磁感线而产生的感应电动势均为⊥由图可知⊥则整个线圈的感应电动势为当线圈由图丙位置开始运动时，在时刻整个线圈的感应电动势为由闭合电路欧姆定律可知这里为线圈产生的电动势的有效值则线圈转动周在上产生的焦耳热为其中于是答案交变电流瞬时值表达式求法先求电动势的最大值求出角速度，明确从哪位置开始计时，从而确定是正弦函数还是余弦函数写出瞬时值的表达式。

交流电四值的理解与应用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时刻的值计算线圈时刻的受力情况峰值最大的瞬时值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电流的值只适用于正弦式电流计算与电流的热效应有关的量如电功电功率电热等电气设备铭牌上所标的般是指有效值保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值计算通过电路截面的电荷量例多选肇庆二模线圈在磁场中转动产生的正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。

由图可知图该交流电的电压瞬时值的表达式为末线圈处于中性面的位置该交流电电压的有效值为若将该交流电压加在阻值为的电阻两端，则电阻消耗的功率为审题指导第步总体分析本题考查了有关交流电描述的基础知识，要求根据交流电图像正确求解最大值有效值周期频率角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式。

第二步各个击破找出峰值周期辨识正余弦图线，从而得出瞬时值表达式知道中性面的特点计算功率要用有效值。

解析由图可知，故所以其表达式为，故正确秒末感应电动势最大，而磁通量为零，线圈处于与中性面垂直的位置，故由图像可知交流电的最大值为，因此其有效值为，故若将该交流电压加在阻值为的电阻两端，则电阻消耗的功率，故正确。

答案模型概述电动机模型和发电机模型是高考题中时常出现的两种物理模型，凡在安培力作用下在磁场中运动的通电导体均可看做电动机模型，在外力作用下在磁场中做切割磁感线运动的导体均可看做发电机模型，此模型综合考查了磁场力的作用电磁感应恒定电流交流电能量转化与守恒等知识。

电动机发电机工作原理通电线圈在磁场中受到安培力而转动闭合线圈在磁场中受外力转动，产生感应电动势能量转化电能转化为机械能机械能转化为电能解题要点受力由左手定则来判断能量关系总输出热实际功率实际额定电压电流关系产生的感应电动势方向由右手定则判定感应电动势大小由法拉第电磁感应定律计算注意感应电流的最大值瞬时值有效值和平均值的计算能量转化中满足守恒形象比喻左手抓着电动机右手抓着发电机典例如图甲所示是同学设计的种振动发电装置的示意图，个半径匝数的线圈套在永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布其右视图如图乙所示。

在线圈所在位置磁感应强度的大小均为，线圈的电阻为，它的引出线接有的小电珠。

外力推动线圈框架的端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过电珠。

当线圈向右的位移随时间变化的规律如图丙所示时取向右为正。

求线圈运动时产生的感应电动势的大小线圈运动时产生的感应电流的大小每次推动线圈运动过程中作用力的大小该发电机的输出功率。

图解析由图，可得线圈的切割速度。

线圈做切割磁感线运动产生的感应电动势。

由闭合电路的欧姆定律，感应电流由于线圈每次运动都是匀速直线运动，由平衡条件推安，即推。

发电机的输出功率即小电珠的电功率。

答案题后悟道线圈在辐射形磁场中切割磁感线产生的电动势等于每匝线圈产生电动势的和。

线圈所受的安培力等于各匝线圈所受安培力的和。

线圈是电源，灯泡是负载，其能量来源是推力做的功。

多选惠州模边长为的正方形线框在匀强磁场中以角速度匀速转动，产生的感应电流的最大值为，设灯泡的电阻为，其他电阻不计。

从如图位置开始计时，则图电路中交流电的表达电流表的读数为电阻上产生的电功率为解析选感应电动势的最大值，则最大电流，故正确线圈由电流的最大值开始计时，故电路中交流电的表达式应为，故电流表的读数为有效值，为，故电阻上产生的电功率，故正确。

随堂巩固落实多选海珠区摸底交变电流的图像如图所示，由图可知图用电流表测该电流其示数为该交流电流的频率为该交流电电流方向每秒改变次该交流电流有效值为解析选电流表显示的是有效值，示数为，故正确由图像知周期为，频率为周期的倒数，故正确个周期电流方向改变两次，该交流电电流方向每秒改变次，故该交流电流有效值为，故。

通过电流表的电流按如图所示的规律变化，则该电流表的读数为图解析选根据交变电流有效值的定义取个周期。

有，得。

多选山东高考图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表。

线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示。

以下判断正确的是图电流表的示数为线圈转动的角速度为时线圈平面与磁场方向平行时电阻中电流的方向自右向左解析选根据图像可知，交流电的最大值为，所以电流表的示数有效值为，正确。

交流电的周期，线圈转动的角速度，。

时，感应电流达到峰值，线圈平面与磁场方向平行，正确。

时，线圈又回到题图所示位置，根据右手定则可以判断，电阻中电流的方向自左向右，。

福建高考如图，实验室台手摇交流发电机，内阻，外接的电阻。

闭合开关，当发电机转子以转速匀速转动时，产生的电动势，则图该交变电流的频率为该电动势的有效值为外接电阻所消耗的电功率为电路中理想交流电流表的示数为解析选由交流电的表达式可知得。

，正确。

，。

如图所示，矩