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物理考纲全景透析

发布者: admin 发布时间:2015-07-14 阅读:

交变电流

1 交变电流的产生与描述

【考纲全景透析】

一、交变电流的产生和变化规律

1.交变电流

大小和方向都随时间做__________变化的电流.如图1(a)(b)(c)(d)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,简称正弦式电流,如图(a)所示.



2.正弦交流电的产生和变化规律

(1)产生:在匀强磁场里,线圈绕________________方向的轴匀速转动.

(2)中性面:定义:与磁场方向________的平面.   

②特点:a.线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量________,磁通量的变化率为______,感应电动势为______b.线圈转动一周,________经过中性面.线圈每经过____________一次,电流的方向就改变一次.

(3)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开始计时,其图象为__________曲线.如图1(a)所示.

二、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________________变化(线圈转一周)所需的时间,单位是秒(s).公式:Teq \f(2π).

(2)频率f:交变电流在1 s内完成周期性变化的________,单位是赫兹(Hz)

(3)周期和频率的关系:T________f________.

2.交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值

(1)瞬时值:交变电流某一________的值,是时间的函数.

(2)峰值:交变电流的121174741265电流或电压所能达到的________

(3)有效值:让交流与恒定电流分别通过________的电阻,如果它们在交流的一个周期内产生的________相等,则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交流的__________

(4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系   

I____________U____________E____________.

(5)平均值:是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值.

【热点难点全析】

考点一 正弦交流电的变化规律

1.正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)

        规律物

理量

函数

图象

磁通量

ΦΦmcos ωt

BScos ωt

电动势

eEmsin ωt

nBSωsin ωt

电压

uUmsin ωt

eq \f(REm,Rr)sin ωt

电流

iImsin ωt

eq \f(Em,Rr)sin ωt

2.两个特殊位置的特点

(1)线圈平面与中性面重合时,SBΦ最大,eq \f(ΔΦ,Δt)0e0i0,电流方向将发生改变.

(2)线圈平面与中性面垂直121174741265时,SBΦ0eq \f(ΔΦ,Δt)最大,e最大,i最大,电流方向不改变.

3.书写交变电流瞬时值表达式的基本思路

(1)确定正弦交变电流的峰值,根据已知图象读出或由公式EmnBSω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it图象为正弦函数图象,函数式为iImsin ωt.

②线圈从垂直中性面位置开始转动,则it图象为余弦函数图象,函数式为iImcos ωt.

【典例1】如图(a)所示,一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中,并绕过abcd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动.若以线圈平面与磁场夹角θ45°时如图(b)为计时起点,并规定当电流自a流向b时电流方向为正.则下列四幅图中正确的是                                       ( )



考点二 交变电流四值的比较与理解

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

eEmsin ωt

iImsin ωt

计算线圈某时刻的受力情况

峰值

最大的瞬时值

EmnBSω

Imeq \f(Em,Rr)

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

Eeq \f(Em,\r(2))

Ueq \f(Um,\r(2))

Ieq \f(Im,\r(2))

适用于正()弦式电流

(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)

(2)电气设备铭牌上所标的一般是有效值

(3)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

eq \x\to(E)Bleq \x\to(v)

eq \x\to(E)neq \f(ΔΦ,Δt)

eq \x\to(I)eq \f(\x\to(E),Rr)

计算通过电路截面的电荷量

【典例2】电阻为1 Ω的矩形线圈绕垂直于121174741265磁场方向的轴,在匀强磁场中匀速转动,产生的交变电动势随时间变化的图象如图所示.现把交流电加在电阻为9 Ω的电热丝上,下列判断正确的是      ( )


.线圈转动的角速度ω100 rad/s

B.在t0.01 s时刻,穿过线圈的磁通量最大

C.电热丝两端的电压U100 V

D.电热丝此时的发热功率P1 800 W

 

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