3.1交变电流 课前导学 2024-2025学年人教版（2019）高中物理选择性必修第二册

3.1交变电流
基础知识导学
一、交变电流
1.定义：方向随时间变化的电流，称为交变电流，简称交流，用字母“AC”或符号“~”表示。
2.特征：电流方向随时间做周期性变化，是交流电最主要的特征，也是交流电与直流电最主要的区别。
3.图例
图甲中电流大小、方向均周期性变化，为正弦交变电流；图乙中，电流方向周期性变化，但大小不变，为方波形交变电流；图丙和图丁中电流大小和方向均周期性变化，为锯齿波交变电流。
二、正弦式交变电流的产生
1.装置
将闭合线圈置于匀强磁场，并绕垂直于磁场方向的轴做匀速转动，线圈中将产生按正（余）弦规律变化的交流电。
2.过程分析
如图所示，表示线圈ABCD在磁场中绕轴逆时针转动一周的情况。前半周（甲→乙→丙）电流方向为DCBA，后半周（丙→丁→戊）电流方向为ABCD，两种情况交替出现，形成交变电流。
3.方向变化
（1）一个周期内电流的方向变化两次。
（2）线圈每次经过中性面时电流方向改变一次。
三、正弦式交变电流的变化规律
1.正弦式交变电流的瞬时值表达式
（1）电动势的瞬时值表达式
若从中性面位置开始计时：。
若从线圈平面平行于磁感线的位置开始计时，
（2）电流的瞬时值表达式:.
（3）线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，所产生的正弦式交变电流只与N、B、S、和回路中总电阻有关，与转轴的位置和线圈的具体形式无关。
2.正弦式交变电流的图像
磁通量 电动势 电压 电流
表达式
图像
基础小题试练
1.如图所示属于交变电流的是( )
A. B.
C. D.
2.下列电流随时间变化的图像中，属于交变电流的是( )
A. B.
C. D.
3.下列说法正确的是( )
A.闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生
B.方向不变、大小随时间变化的电流是交变电流
C.我国电网中交变电流的周期是0.02s，1s内电流方向改变100次
D.理想变压器原、副线圈中通过的交变电流的频率之比等于原、副线圈的匝数之比
4.一正弦式交流电的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.此交流电的频率为25Hz
B.用其给100Ω的电阻供电，电阻消耗的功率为484W
C.用其给以额定功率1000W工作的电吹风供电，电路中的电流约为3.2A
D.用其给线圈电阻为10Ω的电动机供电，电动机正常工作时的电流为22A
5.某一交流的方向每秒钟改变100次，则它的周期和频率分别是( )
A.0.01s和50Hz B.0.01s和100Hz C.0.02s和50Hz D.0.02s和100Hz
6.交变电流是( )
A.矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时产生的电流
B.按正弦规律变化的电流
C.按余弦规律变化的电流
D.大小、方向随时间做周期性变化的电流
答案以及解析
1.答案：C
解析：ABD.电流数值总为正值，表示电流方向不变，是直流电，故ABD错误；
C.图中电流强度大小不随时间变化，但方向随时间做周期性改变，是交变电流，故C正确。
故选C。
2.答案：C
解析：大小和方向随时间做周期性变化的电流是交流电，C正确;A、B、D电流方向不变，不是交变电流。
3.答案：C
解析：A.闭合电路内只要有磁通量，如果磁通量不发生变化，则无感应电流产生，故A错误；
B.方向随时间变化的电流是交变电流，故B错误；
C.交流电的周期为0.02s，则1s内有50个周期；在一个周期内交流电的方向改变两次，故1s内电流的方向改变100次，故C正确；
D.变压器改变的是电压的大小，不改变电流的频率，故D错误。
故选C。
4.答案：B
解析：A.由图可知，此交流电的周期为0.02s，则此交流电的频率
故A错误；
B.此交流电电压的有效值
用其给100Ω的电阻供电，电阻消耗的功率
故B正确；
C.用其给以额定功率1000W工作的电吹风供电，电路中的电流约为
故C错误；
D.当电路中接入阻值为10Ω的电阻时，电路中的电流
接入电动机后，电路为非纯电阻电路，电路中的电流不等于22A，故D错误。
故选B。
5.答案：C
解析：交流电的电流方向每周期改变2次，若交流的方向每秒钟改变100次，则它的频率为50Hz，周期为0.02s；
故选C。
6.答案：D
解析：矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时产生的电流，产生的正弦式交流电，故A错误；矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时，若从中性面计时，则产生按正弦规律变化的电流，若从垂直中性面计时，则按余弦规律变化的电流，都是交流电，但交流电不一定是正余弦规律变化的，故BC错误；交变电流的大小和方向都随时间做周期性变化，故D正确；故选D.