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1、交流电的基本概念和基本物理量一. 基本知识点1. 交流电的产生和变化规律(1) 交变电流：随时间做周期性变化的电流(2) 正余弦式交变电流 定义：按 变化的交变电流叫做正余弦式交变电流 产生：将 线圈置于 磁场中，绕垂直于 的转轴 转动，线圈中会产生正余弦式交流电。只要闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线圈内就产生正弦式 交变电流，与线圈的形状(3) 中性面的特点 中性面是与磁场方向 的平面，是假想的一个参考面 线圈平面位于中性面时，穿过线圈的磁通量，磁通量的变化率，感应电动势为，感应电流为 线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈的磁通量为 磁通量的变化率为，感应电动势为，感应电流为
2、 线圈转动一周，经过中性面，内部电流的方向改变2. 描述交变电流的物理量(1) 周期和频率 周期：交变电流完成一次 变化所需的时间，表征交流电变化的，周期越大，交变电流变化，频率越高，交流电变化 频率：交变电流在 内完成周期性变化的次数，单位是 角速度和周期频率转速的关系 我国生产和生活用电的周期是，频率是，1秒内电流方向改 次 电压的有效值是，最大值是例1：图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，能产生正弦式交变电流的是()ABCD例2： 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间变化 的图线如图所示，则()项WA. t1时刻通过线圈的磁
3、通量为零100-尸、广、B. 时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大/ . C. 时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 i3 A 1。*D. 每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大1 例3：如图所示是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压 的( )A. 该交流电的电压的有效值为100 VB. 该交流电的频率为25 HzC. 该交流电压瞬时值的表达式为u=100sin 25t VD. 若将该交流电压加在阻值为100 Q的电阻两端，则该电阻消耗的功率为50 W例4： 一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流的电动势e = 220./2sin 100 V，那么()A. 该交变电流的频率
4、是100 Hz B.当t = 0时，线圈平面恰好与中性面垂直C当t=20 s时，e有最大值D.该交变电流电动势的有效值为220寸2 V二. 交变电流的“四值”1 .瞬时值：从中性面开始计时瞬时电动势：e=瞬时电流：i=瞬时电压：u=从线圈平面与磁场平行开始计时瞬时电动势：e= 瞬时电流：i= 瞬 时电压：u=特点：瞬时值每时每刻都在2 .最大值：电动势最大值表达 电流最大值表达 电压最大值表达式特点：最大值在一个周期内大小是，只有在 位置才出现3. 平均值：交变电流在一段时间或过程中的平均感应电动势的表达 平均电流 在这段时间内通过的电荷总量特点：只在计算一段时间或过程内的平均值中使用4. 有
5、效值：(1)正余弦式交流电的有效值与最大值的关系(2) 其余形式的交流电的有效值是根据 来确定的。需要根据在“三同法”，即在相同的 内通过 的电阻产生 相同的热量来导出其有效值，把其中的数值定义为交流电的有值。特点：在计算交变电流通过电阻产生的热量，电功率，各种表的示数时只能用有效值 交流电器铭牌一所标明的额定电压，额定电流，交流电表的读数都是有效值 保险丝通过的最大电流是交流电的，电容器能承受的耐压值是交流电的例1：有一个正方形线框的线圈匝数为10匝，边长为20cm，线框总电阻为1Q，线框绕OO 轴以10 n rad/s的角速度匀速转动，如图，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5
6、T，求:(1) 该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2) 线框从图示位置转过60时，感应电动势的瞬时值是多大？(3) 写出感应电动势随时间变化的表达式。一X X X站例2：交流发电机的转子由B/IIS的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1 V，那么当线 圈转过30。时交流电压的瞬时值为 V例3：通过某电阻的周期性交变电流的图象如图，求该交流电 的有效值例2.如图所示，虚线OO的左边存在着方向垂直纸面向里的匀强磁场，右边没有磁场，单匝矩形线圈 abcd的对称轴恰与磁场右边界重合，线圈平面与磁场垂直.线圈沿图示方向绕OO轴匀速转动（即ab 边先向纸外、cd边先向
7、纸里转动），规定沿abcd方向为感应电流的正方向，若从图示位置开始计时，下 列四个图像中能正确表示线圈内感应电流i随时间t变化规律的是 （）ifh例4：如图所示，（甲）和（乙）所示的电流最大值相 等的方波交流电流和正弦交流电流，则这两个电热器 的电功率之比Pa : Pb=0交流电源例5：如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T,边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻 r=1Q,线圈绕垂直与磁感线的对称轴00/匀速转动，角速度为3=2nrad/s，外电路电阻R=4Q，求：（1）转动过程中感应电动势的最大值.（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过60。时的即时感应电动势.
8、（3）由图示位置转过600角时的过程中产生的平均感应电动势.（4）交流电电表的示数.（5）转动一周外力做的功.（6）1周期内通过R的电量为多少？6例3：电阻*、电与交流电源按照图方式连接，R1=10 Q， R2 = 20 Q.合上开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i 随时间t变化的情况如图所示.则（2）A. 通过*的电流有效值是1.2 AB. *两端的电压有效值是6 VC. 通过电的电流最大值是1.2寸2 AD. R2两端的电压最大值是6淑V三. 交变电流的方向 例1：处在匀强磁场中的矩形线圈abcd,以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向 平行于纸面并与ab垂直。在t=0时刻，线圈平面与纸面重合（如图）线圈的cd边 离开纸面向外运动。若规定由a-b-cd-a方向的感应电流为正，则能反映线圈 中感应电流I随时间t变化的图线是 （）A.B.C.D.
