第25讲 交变电流的产生及描述
核心填空
一、交变电流、交变电流的图像 1．交变电流
(1)定义：____________随时间做周期性变化的电流．
(2)图像：如图25-1(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，如图(a)所示．
图25-1
2．正弦交变电流的产生和图像
(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕________________方向的轴匀速转动． (2)中性面：与磁场方向________的平面，线圈通过中性面时，感应电流________．
(3)正弦式交变电流变化规律：(从线圈位于中性面开始计时)
①电动势(e)：e＝________；②电压(u)：u＝________；③电流(i)：i＝________． (4)正弦式交变电流变化图像：(从线圈位于中性面开始计时)
图25-2
二、描述交变电流的物理量
1．峰值：Em＝________(N：线圈的匝数；S：线圈处于磁场中的有效面积；ω：线圈转动的角速度)．
2．瞬时值：反映某一时刻交变电流的________和________．
3．有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流值，即让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果在相同时间内产生的________相等，则直流电的数值就是交流电的有效值．
(1)正弦交流电有效值和峰值之间的关系：E＝________Em、U＝________Um、I＝________Im.
(2)非正弦交流电的有效值应根据电流的热效应计算，计算时“相同时间”至少取一个周期．
4．平均值：用法拉第电磁感应定律E＝________求解． 5．周期和频率
(1)周期：完成一次周期性变化所需要的________； (2)频率：每秒钟完成周期性变化的________； 12π
(3)周期和频率的关系：T＝，ω＝＝2πf.
fT 易错判断
(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流．( ) (2)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变．( )
(3)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值．( ) (4)交变电流的峰值总是有效值的2倍．( )
(5)线圈在磁场中每转动一周，感应电动势和感应电流的方向都改变一次．( )
(6)可以用平均值计算交变电流产生的热量．( )
考点一 交变电流的产生和描述
1.正弦交变电流的各物理量规律及对应图像(线圈从中性面位置开始计时)
物理量 函数关系 图像 磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt 电动势 e＝Emsin ωt＝NBSωsin ωt 电压 REmu＝Umsin ωt＝sin ωt R＋r 电流 Emsin ωt R＋r 2.线圈从垂直中性面位置开始转动，Φ-t函数式：Φ＝Φmsin ωt＝BSsin ωt；e-t函数式：e＝Emcos ωt＝NBSωcos ωt.
1 [2020·怀化三模] 在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图25-3甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，则( )
i＝Imsin ωt＝
图25-3
A．t＝0.005 s时线圈平面与磁场方向平行 B．t＝0.01 s时线圈的磁通量变化率最大 C．线圈产生的交变电动势的频率为100 Hz D．线圈产生的交变电动势的有效值为311 V
式题 (多选)[2020·南京盐城模拟] 如图25-4所示，甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间按正弦规律变化，其e-t图像如图乙所示．发电机线圈内阻为1 Ω，外接灯泡的电阻为9 Ω.则( )