考情分析生活實踐類發電機、變壓器、遠距離輸電、無線充電、家用和工業電路、家用電器、雷達、射電望遠鏡、X射線管、電子秤、煙霧報警器等學習探究類探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系，探究家用小型發電機的原理，探究負載增加對供電系統的影響、電磁振蕩、利用傳感器制作簡單的自動控制裝置第71課時交變電流的產生和描述目標要求1.理解正弦式交變電流的產生過程，能正確書寫交變電流的函數表達式。2.理解并掌握交變電流圖像的意義。3.理解描述交變電流的幾個物理量，會計算交變電流的有效值。4.知道交流電“四值”在具體情況下的應用?？键c一交變電流的產生及變化規律1.產生在勻強磁場中線圈繞磁場方向的軸勻速轉動。

2.交流電產生過程中的兩個特殊位置圖示概念中性面位置與中性面垂直的位置特點B⊥SB∥SΦ＝BS，磁通量最，ΔΦΔtΦ＝0，磁通量最e＝

e＝＝，電動勢最感應電流i＝0，方向__________感應電流最，

方向__________一個周期內電流方向改變次，在位置改變

3.正弦式交變電流的圖像(線圈從中性面位置開始計時)物理量函數表達式圖像磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωt電動勢e＝

＝

電流i＝＝

(外電路為純電阻電路)電壓u＝

＝

(外電路為純電阻電路)4.描述交變電流的物理量(1)最大值Em＝，與轉軸位置，與線圈形狀(后兩個空均選填“有關”或“無關”)。

(2)周期和頻率①周期(T)：交變電流完成變化所需的時間。單位是秒(s)，公式T＝2πω。②頻率(f)：交變電流在單位時間內完成周期性變化的。單位是赫茲(Hz)。

③周期和頻率的關系：T＝或f＝。

1.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動時，一定會產生正弦式交變電流。()2.線圈在磁場中轉動的過程中穿過線圈的磁通量最大時，產生的感應電動勢也最大。()3.線圈經過中性面時，感應電動勢為零，感應電流方向發生改變。()4.當從線圈垂直中性面位置開始計時，產生的電動勢按正弦規律變化，即e＝Emsinωt。()例1(2025·廣東佛山市開學考)如圖甲是一款高空風車及其發電模塊原理簡圖，該裝置利用氣球將發電機帶上高空，通過電線將電能傳輸到地面，可為救災場所臨時供電。在發電期間，發電機線圈ab在某一時刻轉至圖乙所示位置。則下列說法正確的是()A.高空風車發電的工作原理是電流的磁效應B.無論風力多大，線圈ab的發電頻率不變C.該時刻線圈磁通量為零，感應電動勢也為零D.該時刻線圈b端電勢高于a端電勢例2(2024·廣東卷·1)將阻值為50Ω的電阻接在正弦式交流電源上。電阻兩端電壓隨時間的變化規律如圖所示。下列說法正確的是()A.該交流電的頻率為100HzB.通過電阻電流的峰值為0.2AC.電阻在1秒內消耗的電能為1JD.電阻兩端電壓表達式為u＝102sin(100πt)V書寫交變電流瞬時值表達式的技巧1.確定正弦式交變電流的峰值：根據已知圖像讀出或由公式Em＝NBSω求出相應峰值。2.明確線圈的初始位置：(1)若線圈從中性面位置開始計時，則i－t圖像為正弦函數圖像，函數表達式為i＝Imsinωt。(2)若線圈從垂直中性面位置開始計時，則i－t圖像為余弦函數圖像，函數表達式為i＝Imcosωt。例3(2024·山東卷·8)如圖甲所示，在－d≤x≤d，－d≤y≤d的區域中存在垂直Oxy平面向里、磁感應強度大小為B的勻強磁場(用陰影表示磁場的區域)，邊長為2d的正方形線圈與磁場邊界重合。線圈以y軸為轉軸勻速轉動時，線圈中產生的交變電動勢如圖乙所示。若僅磁場的區域發生了變化，線圈中產生的電動勢變為圖丙所示實線部分，則變化后磁場的區域可能為()考點二交變電流“四值”的理解和計算物理量物理含義重要關系適用情況及說明瞬時值交變電流某一時刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt計算線圈某時刻的受力情況峰值最大的瞬時值Em＝NBSωIm＝E(外電路為純電阻電路)討論電容器的電壓

平均值交變電流圖像中圖線與時間軸所圍的面積與時間的比值E＝NΔI＝ER計算通過導線橫截面的

有效值跟交變電流的熱效應等效的恒定電流的值E＝EU＝UI＝I適用于正弦式交變電流(1)交流電流表、交流電壓表的示數(2)電氣設備“銘牌”上所標的值(如額定電壓、額定電流等)(3)計算與電流的熱效應有關的量(如電功、電功率、電熱、保險絲的熔斷電流等)(4)沒有特別加以說明的1.交流電壓表和電流表測量的是交流電的峰值。()2.可以用平均值計算交變電流產生的熱量。()3.求通過導體橫截面的電荷量q＝It，其中的I指的是有效值。()4.最大值和有效值之間的2倍關系僅適用于正弦式交流電。()例4如圖所示，矩形線圈面積為S，匝數為N，線圈總電阻為r，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞OO'軸以角速度ω勻速轉動，外電路電阻為R。下列說法正確的是()A.在圖示位置，線圈中的電流瞬時值為0B.從圖示位置開始計時，電阻R兩端電壓瞬時值表達式為u＝NBSωcosωtC.當線圈由圖示位置轉過90°的過程中，電阻R上所產生的熱量為πD.當線圈由圖示位置轉過90°的過程中，通過電阻R的電荷量為BS例5一個U形金屬線框在兩勻強磁場中繞OO'軸以相同的角速度勻速轉動，通過導線給同一電阻R供電，其余電阻均不計，如圖甲、乙所示。甲圖中OO'軸右側有磁場，乙圖中整個空間均有磁場，兩圖中磁場的磁感應強度相同。(1)分別畫出一個周期甲、乙兩種情形下感應電流隨時間變化的圖像(從圖示位置開始計時)。(2)甲、乙兩圖中理想交流電流表的示數之比為。

A.1∶2 B.1∶2C.1∶4 D.1∶1例6(2024·河北卷·4)R1、R2為兩個完全相同的定值電阻，R1兩端的電壓隨時間周期性變化的規律如圖甲所示(三角形脈沖交流電壓的峰值是有效值的3倍)，R2兩端的電壓隨時間按正弦規律變化如圖乙所示，則兩電阻在一個周期T內產生的熱量之比Q1∶Q2為()A.2∶3 B.4∶3 C.2∶3 D.5∶4有效值的計算1.計算有效值時要根據電流的熱效應，抓住“三同”：“相同時間”內“相同電阻”上產生“相同熱量”，先分段計算熱量，求和得出一個周期內產生的總熱量，然后根據Q總＝I2RT或Q總＝U2R2.若圖像部分是正弦式交變電流，其中的14周期(必須是從零至最大值或從最大值至零)和12周期部分可直接應用正弦式交變電流的有效值與最大值之間的關系I＝Im2、

答案精析考點一1.垂直于2.大0小0NBSωNΦmω大改變大不變兩中性面3.EmsinωtNBSωsinωtImsinωtEmR＋rsinωtUmsinωt4.(1)NBSω無關無關(2)①一次周期性②次數③1f判斷正誤1.×2.×3.√4.×例1D[高空風車發電的工作原理是電磁感應，故A錯誤；風力越大，風車轉動得越快，線圈ab的發電頻率越大，故B錯誤；由題圖乙可知，該時刻線圈平面與磁場平行，線圈磁通量為零，感應電動勢最大，故C錯誤；根據題意，由右手定則可知，該時刻線圈中的電流由a→b，則線圈b端電勢高于a端電勢，故D正確。]例2D[由題圖可知交流電的周期為0.02s，則頻率為f＝1T＝50Hz，故A根據題圖可知電壓的峰值為102V，根據歐姆定律，電流的峰值Im＝UmR＝102V50Ω＝電流的有效值為I＝Im2＝0.2所以電阻在1秒內消耗的電能W＝I2Rt＝0.22×50×1J＝2J，故C錯誤；根據題圖可知電阻兩端電壓表達式為u＝Umsinωt＝Umsin(2πTt＝102sin(100πt)V，故D正確。]例3C[根據題意可知，磁場區域變化前線圈產生的感應電動勢為e＝Esinωt，由題圖丙可知，磁場區域變化后，當Esinωt＝3E2時，線圈的側邊開始切割磁感線，即當線圈旋轉π3時開始切割磁感線，由幾何關系可知磁場區域平行于x軸的邊長變為d'＝2dcosπ3＝d考點二擊穿電荷量判斷正誤1.×2.×3.×4.√例4C[在圖示位置，線圈中感應電動勢最大，大小為Em＝NBSω，線圈中的電流瞬時值為Im＝EmR＋r＝NBSωR＋r，故A錯誤；從圖示位置開始計時，感應電動勢的瞬時值表達式為e＝Emcosωt＝NBSωcosωt，電阻R兩端電壓瞬時值表達式為u＝RR＋re＝RR＋rNBSωcosωt，故B錯誤；電流的有效值為I＝ER＋r＝22EmR＋r＝NBSω2(R＋r)，由圖示位置轉過90°所用的時間為t＝π2ω＝π2ω，電阻例5(1)見解析圖(2)A解析(1)題圖甲中OO'軸的右側有磁場，所以線框只在半個周期內有感應電流產生，感