专题7交流电的产生与描述（教师版）一、目标要求目标要求重、难点交流电的产生重点交流电的描述重点、难点电阻、电感、电容对交流电的阻碍二、知识点解析1．直流电和交流电的区别(1)定义：方向不随时间变化的电流称为直流电，如图1(a)；大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流，如图1(b)：大小和方向随时间发生周期性变化的电流称为交变电流，简称交流电，如图1(c)和图1(d)，其中电流随时间按正弦函数规律变化的交变电流称为正弦交变电流，简称正弦交流电，如图1(d)．2．正弦交流电的产生原理产生机理如图2所示，线圈abcd置于匀强磁场中，绕中轴匀速转动，ab边和cd边切割磁感线产生感应电流，并通过电刷将电流输出至外电路．图1①产生机理：若线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕中轴做匀速圆周运动，如图3(a)所示，其中ab=L1，bc=L2，经过时间t后线圈转过的角度为θ=ωt．以ab为研究对象，转至图3(b)位置时速度为v，则ab产生的感应电动势为：eab=BL1v⊥=BL1vsinθ．ab线速度v与线圈角速度关系为：．除ab边外，cd边同时以大小相等方向相反的速度也切割磁感线，线圈abcd的总感应电动势为：e=2eab．由上可得：．设矩形线圈面积为S，则S=L1L2，考虑到线圈实际匝数为N，则：e=NBSωsinωt．其中Em=NBSω为线圈产生感应电动势的最大值．图2图3②表达式：e=Emsinωt若将线圈两端与外电路相接，组成闭合回路，电路中将产生按正弦函数规律变化的交变电流，其电流大小i随时间t变化的关系为：i=Imsinωt；外电路的电压u随时间t变化的关系为：u=Umsinωt．③图象：正弦交流电电流随时间变化的图象如图4所示．④中性面：a．定义：当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量最大，则将线圈所处的平面称为中性面，如图5．b．特点：线圈处于中性面位置时，穿过磁通量最大，但磁通量的变化率最小，，回路中的感应电动势e=0，感应电流i=0，回路中电流在此时变换方向；当线圈处于与中性面垂直的位置时，穿过的磁通量为0，但磁通量变化率最大，回路中感应电动势最大，感应电流最大．3．描述交流电的物理量(1)周期和频率：图4图5①定义：交变电流作一次周期性变化所需的时间称为周期，用符号T表示，单位是秒(s)；在1s时间内完成周期性变化的次数称为频率，用符号f表示，单位是赫兹(Hz)．两者的大小关系为：或．②理解：线圈在磁场中匀速转动产生正弦交流电，转动一周所花的时间正好为一个周期，若线圈转动的角速度为ω，则有，则在正弦交流电中，电动势、...
