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第1节交变电流固知识、要点梳理要点一交变电流1．交变电流：大小和方向随时间做1________________的电流，简称交流(AC)．2．直流：2__________不随时间变化的电流称为直流(DC)．周期性变化方向3．图象特点(1)恒定电流的图象是一条与时间轴平行的直线．(2)交变电流的图象随时间做周期性变化，如图所示是正弦式交变电流的图象．1．当摇动如图所示的手摇交流发电机时，发现小灯泡闪烁．此时流过小灯泡的电流是()A．交流电B．直流电C．恒定电流D．涡流解析：选A交流电是指电流的方向发生变化的电流，直流电的方向不变，而恒定电流的大小与方向均不变，涡流是感应电流，而手摇交流发电机产生的是交流电，故A正确，B、C、D错误．2．(多选)如图所示图象中属于交流电的有()解析：选ABC交变电流是大小、方向都随时间变化的电流，所以A、B、C正确；D仅是电流的大小发生变化而方向不变，故不属于交变电流．要点二交变电流的产生1．产生过程(示意图)DCBADCBAABCDABCD甲、丙乙、丁2．中性面(1)中性面——线圈平面与磁感线垂直的位置．(2)线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ最大，但ΔΦΔt＝0，e＝0，i＝0.(3)线圈越过中性面，线圈中I感方向要改变．线圈转一周，感应电流方向改变两次．3．两个特殊位置的对比分析名称中性面中性面的垂面位置线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场平行磁通量最大零磁通量的变化率零最大感应电动势零最大电流方向改变不变解析：选BCD根据正弦交变电流产生的条件可知，B、C、D正确．3．(多选)下图中哪些情况，线圈中产生了正弦交变电流(均匀速转动)()4．关于线圈在匀强磁场中转动时产生的交变电流，以下说法中正确的是()A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次解析：选C线圈转至中性面时，线圈平面垂直于磁感线，磁通量最大，但磁通量的变化率、感应电动势、感应电流均为零，电流方向恰好发生变化．因此，线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时，每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次，线圈每转动一周，两次经过中性面，感应电动势和感应电流的方向都改变两次，所以C正确．5．(多选)(2018·辽宁抚顺市检测)矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生如图所示的交流电，则对应t1时刻线圈的位置可能为下图中的()解析：选BD线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴逆时针匀速转动时，切割磁感线，产生电流，在t1时刻，此时感应电流为零，磁通量变化率为零，磁通量最大，线圈平面和磁场方向垂直，故B、D正确．要点三交变电流的变化规律1．导体切割磁感线分析的过程若线圈平面从中性面开始转动，如图所示，则经过时间t：2．正弦交变电流的瞬时值表达式(1)从中性面开始计时：①e＝nBSωsinωt＝Emsinωt.②i＝eR＋r＝EmR＋rsinωt＝Imsinωt.③u＝iR＝ImRsinωt＝Umsinωt.(2)从垂直于中性面(即从线圈平面与磁场平行时)开始计时：①e＝Emcosωt.②i＝Imcosωt.③u＝Umcosωt.3．交变电流的图象及应用(1)交变电流的图象(2)从图象中可以解读到以下信息①交变电流的最大值Im、Em、Um、周期T.②因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻．③找出线圈平行于磁感线的时刻．④判断线圈中磁通量的变化情况．⑤分析判断e、i、u随时间的变化规律．6．(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e＝2202sin100πt(V)，则()A．交流电的频率是100πHzB．t＝0时，线圈位于中性面C．交流电的周期是0.02sD．t＝0.05s时，e有最大值解析：选BC根据感应电动势的瞬时值表达式可知，交流电的角速度ω＝100πrad/s，交流电的频率f＝ω2π＝50Hz，A选项错误；t＝0时，感应电动势为零，此时线圈处于中性面位置，B选项正确；交流电的周期T＝1f＝0.02s，C选项正确；当t＝0.05s时，e＝2202sin5π(V)＝0，D选项错误．7．线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图可知()A．在A、C时刻线圈处于中性面位置B．在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零C．从A时刻到D时刻线圈转过的角度为πD．若从O时刻到D时刻经过0.02s，则在1s内交变电流的方向改变100次解析：选DA、C时刻感应电流最大，线圈位置与中性面垂直，B、D时刻感应电流为零，线圈在中性面，此时磁通量最大．从A时刻到D时刻线圈转过角度为3π2.若从O时刻到D时刻经过0.02s，即线圈转动一周用时0.02s，且在这个时间内电流方向改变2次，则在1s内交变电流的方向改变10.02×2＝100次，故D正确．8．有一10匝正方形线框，边长为20cm，线框总电阻为1Ω，线框绕OO′以10πrad/s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0.5T．问：(1)该线框产生的交变电流的电动势最大值、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？答案：(1)6.28V6.28A(2)5.44V解析：(1)交变电流电动势最大值为Em＝NBSω＝10×0.5×0.22×10πV≈6.28V，电流的最大值为Im＝EmR＝6.281A＝6.28A.(2)线框转过60°时，感应电动势e＝Emsin60°≈5.44V.