一、觀察交變電流的圖像1．填一填(1)直流： 不隨時間改變的電流。(2)恒定電流： 和方向都不隨時間變化的電流。(3)交變電流：強弱和方向隨時間做 變化的電流，簡稱交流。(4)波形圖：電流或電壓隨時間變化的圖像。
2．判一判(1)大小不變，方向隨時間做周期性變化的電流為直流。( )(2)只要方向隨時間做周期性變化的電流即為交變電流。( )(3)手機充電器輸出的是直流。( )
3．選一選如圖所示的圖像中表示交變電流的是(　　)解析：B、C兩圖像中，雖然電流大小隨時間做周期性變化，但電流方向不變，故不是交變電流。 A圖中電流的方向沒發(fā)生變化，不是交變電流。D圖中，電流的大小、方向均隨時間做周期性變化，是交變電流，故D正確。答案：D　
二、交變電流的產(chǎn)生1．填一填(1)交流發(fā)電機①構(gòu)造：主要由線圈和磁極兩部分組成。②原理圖：
(2)產(chǎn)生原理①中性面：線圈在磁場中轉(zhuǎn)動過程中，線圈平面處于與磁感線垂直的位置。②線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中幾個特殊位置。
③過程分析(ⅰ)線圈沿逆時針方向轉(zhuǎn)動至位置(a)時，感應(yīng)電流為零。(ⅱ)線圈轉(zhuǎn)至(b)位置，ab邊和cd邊做垂直切割磁感線運動，電流方向沿abcd方向。(ⅲ)線圈轉(zhuǎn)至(c)位置時，該位置在中性面，線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。(ⅳ)線圈轉(zhuǎn)至(d)位置，ab邊和cd邊再次做垂直切割磁感線運動，電流方向沿dcba方向。(ⅴ)線圈轉(zhuǎn)至(e)位置，該位置在中性面，線圈又回至(a)位置，將重復(fù)上述過程。
④結(jié)論(ⅰ)線圈在磁場中不同位置做垂直切割磁感線運動的分速度大小和方向不同，因而產(chǎn)生了大小和方向隨 變化的交變電流。(ⅱ)線圈每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次。2．判一判(1)線圈經(jīng)過中性面時，穿過線圈的磁通量最大，感應(yīng)電動勢也最大。( )(2)交流電一周期內(nèi)，電流方向改變兩次。( )(3)線圈只要在勻強磁場內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動就能產(chǎn)生正弦式交變電流。( )
3．想一想　如何理解線圈平面轉(zhuǎn)到中性面時感應(yīng)電動勢為零，而線圈平面與中性面垂直時感應(yīng)電動勢最大呢？
(4)正弦式電流按 規(guī)律變化的交變電流稱為正弦式交變電流，簡稱正弦式電流。(5)幾種交變電流的波形
2．判一判(1)在勻強磁場中線圈繞垂直磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動通過中性面時，感應(yīng)電動勢為0。( )(2)線圈繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動的過程中產(chǎn)生交變電流的峰值越大，瞬時值也越大。( )(3)交變電流的圖像一定是正弦函數(shù)圖像。( )
探究(一)　　正弦式交變電流的產(chǎn)生[問題驅(qū)動]按如圖所示連接電路，當(dāng)開關(guān)閉合時，觀察小燈泡的發(fā)光情況。電路中的電流方向從哪里流向哪里？電流方向是否隨時間改變？電路中的電流大小是否隨時間改變？提示：電路中的電流從電源的正極經(jīng)小燈泡流向電源的負(fù)極，電流的方向、大小不隨時間改變?！　　　?
典例1　一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈平面位于如圖甲所示的勻強磁場中。通過線圈內(nèi)的磁通量Φ隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是(　　)A．t1、t3時刻線圈中感應(yīng)電流方向改變B．t1、t3時刻通過線圈的磁通量變化率最大C．t2、t4時刻線圈中磁通量最大D．t2、t4時刻線圈中感應(yīng)電動勢最小
[解析]　t1、t3時刻通過線圈的磁通量最大，而磁通量的變化率等于0，線圈中感應(yīng)電流方向改變，A正確，B錯誤；t2、t4時刻磁通量為0，線圈與磁場平行，磁通量變化率最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，線圈中感應(yīng)電流方向沒有改變，C、D錯誤。[答案]　A
分析圖像問題的兩個關(guān)鍵點(1)線圈繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時，開始計時時線圈所處的位置不同，得到的i-t或e-t圖像也就不同。(2)分析有關(guān)交變電流的圖像問題時，要注意從圖像中找出兩個特殊位置(中性面和垂直中性面位置)所對應(yīng)的時刻。
【素養(yǎng)訓(xùn)練】1．(多選)下列各選項中線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流的是(線圈均勻速轉(zhuǎn)動)(　　)解析：根據(jù)正弦式交變電流產(chǎn)生的條件可知，B、C、D正確。答案：BCD　
2．(多選)如圖所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖，關(guān)于這個實驗，下列說法正確的是(　　)A．線圈每轉(zhuǎn)動一周，指針左右擺動一次B．圖示位置為中性面，線圈中無感應(yīng)電流C．線圈逆時針轉(zhuǎn)動到圖示位置時，ab邊的感應(yīng)電流方向為a→b　D．線圈平面與磁場方向平行時，磁通量變化率為0
解析：線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，在電路中產(chǎn)生呈周期性變化的交變電流，線圈經(jīng)過中性面時電流改變方向，線圈每轉(zhuǎn)動一周，有兩次通過中性面，電流方向改變兩次，指針左右擺動一次，故選項A正確；圖示位置為與中性面垂直的位置，線圈處于圖示位置時，ab邊向右運動，由右手定則，ab邊的感應(yīng)電流方向為a→b，故選項B錯誤、C正確；線圈平面與磁場方向平行時，ab、cd邊垂直切割磁感線，線圈產(chǎn)生的電動勢最大，也可以這樣認(rèn)為，線圈平面與磁場方向平行時，磁通量為0，磁通量的變化率最大，故選項D錯誤。答案：AC　
3．如圖所示，矩形線圈繞垂直于勻強磁場的對稱軸做勻速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過中性面時，以下說法錯誤的是(　　)A．線圈平面與磁感線方向垂直B．線圈中感應(yīng)電流的方向?qū)⒁l(fā)生改變C．通過線圈平面的磁通量最大D．通過線圈的感應(yīng)電流最大
解析：中性面，就是磁場方向與線圈平面垂直的位置，故A正確。經(jīng)過中性面時，電流減為0，經(jīng)過中性面電流方向?qū)l(fā)生改變，故B正確。經(jīng)過中性面時，磁場垂直于線圈平面，此時磁通量最大，故C正確。經(jīng)過中性面時，線圈平面與磁場方向垂直，不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電流為0，D錯誤。答案：D　
探究(二)　　交變電流的變化規(guī)律[問題驅(qū)動](1)如果從S∥B位置開始計時，交變電流的電動勢表達(dá)式？(2)電容器的耐壓值能不能低于交變電流的峰值？提示：(1)如果從S∥B位置開始計時，交變電流的電動勢表達(dá)式為e＝NBSωcs ωt。(2)電容器的耐壓值不能低于交變電流的峰值，否則會損壞?！　　　?
3．正弦式交變電流的圖像：(從中性面開始計時)(1)正弦式交變電流電動勢e隨時間變化的圖像如圖甲所示。(2)正弦式交變電流電壓u隨時間變化的圖像如圖乙所示。(3)正弦式交變電流電流i隨時間變化的圖像如圖丙所示。
典例2 如圖所示，N＝50匝的矩形線圈abcd，邊長ab＝20 cm，ad＝25 cm，放在磁感應(yīng)強度B＝0.4 T的勻強磁場中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO′軸以n＝3 000 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，線圈電阻r＝1 Ω，外電路電阻R＝9 Ω，t＝0時，線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里。(1)判斷t＝0時感應(yīng)電流的方向。(2)寫出線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式。(3)從圖示位置轉(zhuǎn)過90°過程中流過電阻R的電荷量是多大？
【素養(yǎng)訓(xùn)練】1．一個矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖像如圖甲所示，則下列說法正確的是(　　)A．t＝0時刻，線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01 s時刻，磁通量的變化率達(dá)到最大C．t＝0.02 s時刻，交流電動勢達(dá)到最大D．該線圈相應(yīng)的交流電動勢圖像如圖乙所示
3．(2021·江門高二檢測)在如圖所示的交流發(fā)電機線圈中，如果ab邊長為l1，bc邊長為l2，線圈轉(zhuǎn)動的角速度為ω，線圈匝數(shù)為n，磁感應(yīng)強度為B，從圖示位置開始轉(zhuǎn)動，線圈電阻不計。(1)求交變電動勢的峰值Em。(2)求通過電阻R的電流的瞬時值表達(dá)式。
一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維1．將燈泡和開關(guān)用導(dǎo)線連接到交流電源的兩接線柱上，閉合開關(guān)，燈泡發(fā)光后，把U形磁鐵置于燈泡的上端(如圖)，仔細(xì)觀察燈絲出現(xiàn)什么現(xiàn)象。為什么？解析：可以觀察到燈絲會抖動，原因是當(dāng)燈絲通以交變電流時，因電流的方向是變化的，燈絲所受的安培力的大小和方向時刻變化，引起燈絲不停地抖動。答案：見解析
二、注重學(xué)以致用和思維建模2．(2021·深圳高二檢測)風(fēng)力發(fā)電機為一種新能源產(chǎn)品，功率為200 W到15 kW，廣泛應(yīng)用于分散住戶。若風(fēng)力發(fā)電機的矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈通過中性面時，下列說法正確的是(　　)A．穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應(yīng)電動勢最大B．穿過線圈的磁通量等于0，線圈中的感應(yīng)電動勢最大C．穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應(yīng)電動勢等于0D．穿過線圈的磁通量等于0，線圈中的感應(yīng)電動勢等于0解析：當(dāng)線圈通過中性面時，線圈與磁場垂直，穿過線圈的磁通量最大，但線圈的磁通量變化率為0，感應(yīng)電動勢為0，選項C正確。答案：C　
3．如圖所示，在水平向右的勻強磁場中，一線框繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，線框通過電刷、圓環(huán)、導(dǎo)線等與定值電阻組成閉合回路。t1、t2時刻線框分別轉(zhuǎn)到圖甲、乙所示的位置，下列說法正確的是(　　)A．t1時刻穿過線框的磁通量最大B．t1時刻電阻中的電流最大，方向從右向左C．t2時刻穿過線框的磁通量變化最快D．t2時刻電阻中的電流最大，方向從右向左

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