1. 定义：电流强度的大小和方向都做周期性的变化，这种电流叫交流电。
2. 直流：方向不随时间变化的电流称为直流。

直流和交流的区分：方向和大小随时间不断变化的电流是交流电。方向始终如一的电流是直流电。 

1. 交变电流经过电子电路的处理，也能变成直流，学校实验室的学生电源就有这种功能。

【例1】如图所示各的电流中不是交流电的是：（ ）

分析：交流电的大小和方向作周期性变化
答案：AD
知识点2交变电流的产生
交变电流的变化规律矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程

（线圈bc、da始终在平行磁感线方向转动，因而不产生感应电动势，只起导线作用）
（1）线圈平面垂直于磁感线（a图），ab、cd边此时速度方向与磁感线平行，线圈中没有感应电动势，没有感应电流。这时线圈平面所处的位置叫中性面。中性面的特点：线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，感应电动势最小为零，感应电流为零。
（2）当线圈平面逆时针转过900时（b图），即线圈平面与磁感线平行时，ab、cd边的线速度方向都跟磁感线垂直，即两边都垂直切割磁感线，这时感应电动势最大，线圈中的感应电流也最大。
（3）再转过900时（c图），线圈又处于中性面位置，线圈中没有感应电动势。
（4）当线圈再转过900时，处于图d位置，ab、cd边的瞬时速度方向，跟线圈经过图（b）位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在（图b）位置相反。
（5）再转过900线圈处于起始位置（e图），与a图位置相同，线圈中没有感应电动势。
【例2】矩形线框垂直于匀强磁场且位于线框平面的轴匀速转动时产生交变电流，下列说法正确的是（ ）
A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大
B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中感应电动势为零
C．每当线框掠过中性面时，感应电动势和感应电流方向就改变一次
D．线框经过中性面时各边切割磁感线的速度为零
分析：A选项：当线框位于中性面时，属于完全不切割，线框中感应电动势为零。A选项错，D选项对。
B选项：当穿过线框的磁通量为零时，线框中平面与磁场平行，属于完全切割感应电动势最大。B选项错。
C选项：每当线框掠过中性面时，感应电动势和感应电流方向就改变一次。C选项对。
答案：CD
知识点2 交变电流的变化规律
线框在匀强磁场中匀速转动．

1．当从图1即中性面位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：
即 e=εmsinωt， i＝Imsinωt
ωt是从该位置经t时间线框转过的角度；ωt也是线速度V与磁感应强度B的夹角；。是线框面与中性面的夹角
峰值：上式中εm和Im分别叫做交流电的电动势峰值和电流峰值。
正弦交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫正弦交变电流。
几种交变电流的波形

2．当从图2位置开始计时：
则：e=εmcosωt， i＝Imcosωt
ωt是线框在时间t转过的角度；是线框与磁感应强度B的夹角；此时V、B间夹角为（π/2一ωt）．
对于单匝矩形线圈来说Em=2Blv=BSω； 对于n匝面积为S的线圈来说Em=nBSω。
【例3】磁铁在电器中有广泛的应用，如发电机．如图所示，已知一台单相发电机转子导线框共有N匝，线框长为l1、宽为l2，转子的转动角速度为ω，磁极间的磁感应强度为B.试导出发电机的瞬时电动势e的表达式．
现在知道有一种强永磁材料钕铁硼，用它制成发电机的磁极时，磁感应强度可增大到原来的k倍．如果保持发电机结构和尺寸、转子转动角速度、需产生的电动势都不变，那么这时转子上的导线框需要多少匝？
解析：取轴Ox垂直于磁感应强度，线框转角为θ(如图所示)，线框长边垂直于纸面，点A、B表示线框长边导线与纸面的交点，O点表示转轴与纸面的交点．线框长边的线速度为v＝
一根长边导线产生的电动势为
Bl1sinθ，
一匝导线框产生的感应电动势为
e1＝Bl1l2ωsinθ
N匝线框所产生的电动势应为
eN＝NBl1l2ωsinωt.
磁极换成钕铁硼永磁体时，设匝数为N′，有
eN′＝N′kBl1l2sinωt
由eN＝eN′可得N′＝.
知识点3 交变电流的图像
1.任何物理规律的表达都可以有表达式和图像两种方法，交流电的变化除用瞬时值表达式外，也可以用图像来进行表述.其主要结构是横轴为时间t或角度θ，纵轴为感应电动势E、交流电压U或交流电流I.
正弦交流电的电动势、电流、电压图像都是正弦(或余弦)曲线。交变电流的变化在图象上能很直观地表示出来，例如右图所示可以判断出产生这交变电流的线圈是垂直于中性面位置时开始计时的，表达式应为e = Emcosωt，图象中A、B、C时刻线圈的位置A、B为中性面，C为线圈平面平行于磁场方向。

2.在图像中可由纵轴读出交流电的最大值，由横轴读出交流电的周期或线圈转过的角度θ=ωt.
3.由于穿过线圈的磁通量与产生的感应电动势随时间变化的函数关系是互余的，因此利用这个关系也可以讨论穿过线圈的磁通量等问题.
【例4】一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图，下面说法中正确的是：（ ）

A、t1时刻通过线圈的磁通量为零；
B、t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；
C、t3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；
D、每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值为最大。
分析：t1、t3时刻线圈中的感应电动势ε＝0,即为线圈经过中性面的时刻，此时线圈的磁通量为最大，但磁通量的变化率却为零，所以选项A不正确。t2时刻ε＝一Em,线圈平面转至与磁感线平行，此时通过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率却为最大，故B也不正确．每当e的方向变化时，也就是线圈经过中性面的时刻，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大，故D正确．
答案：CD

揭示规律·小试身手
方法点拨：直流电的特征是电流方向不变，交流电的特征是电流方向改变.另外交变电流不一定都是正弦式。
变式训练
1、关于交变电流和直流电的说法中，正确的是（ ）
A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流
B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变
C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的
D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化
1、BD。解析：大小、方向随时间作周期性变化的电流为交变电流，然而A项中电流大小虽周期性变化，但方向不变，是直流电流而不是交变电流.
方法点拨： 除中性面之外，在交流电产生过程中还有一个特殊位置，那就是与磁感线平行的平面（或叫与中性面垂直的平面）．该平面的特点：（1）穿过线圈的磁通量最小Φ＝0）；（2）磁通量的变化率最大；（3）电动势为最大值（Em），电流为最大值（Im）；（4）线圈经过此位置，电流方向不变化；（5）当线圈转到与该位置重合时开始计时，则交流电瞬时值的表达式皆为余弦规律．
变式训练
2、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过中性面瞬间：（　　）
A.线圈平面与磁感线平行；
B.通过线圈的磁通量最大；
C.线圈中的感应电动势最大；
D.线圈中感应电动势的方向突变。
2、BD；解析：在线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做中性面。根据这一定义，线圈平面经过中性面瞬间，通过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势为零，此后，感应电动势方向（即感应电流方向）将与原方向相反。所以正确选项为B.D。

方法点拨：交流电的瞬时值反映的是不同时刻交流电的大小和方向，瞬时值是时间的函数，不同时刻瞬时值是不一样的。交变电流的产生过程以及规律应用在高考题中考的方面还是比较多的，比如中性面、感应电动势、感应电流、磁通量、磁通量的变化率、电流方向改变位置、时刻等，这都要求同学们对过程理解透彻并能从中得出规律。
变式训练
3、如图所示，矩形线圈边长为ab=20cm，ab=10cm，匝数N=100匝，磁场的磁感强度B=0.01T。当线圈以50r/s的转速从图示位置开始逆时针匀速转动，求：

（1）线圈中交变电动势瞬时值表达式；
（2）从线圈开始转起动，经0.01s时感应电动势的瞬时值。
分析：只要搞清交变电的三个要素、、，进而写出交变电的瞬时值表达式，这样就把握到交变电的变化规律了，欲写出交变电动势的瞬时值，先求出、、三个要素。线圈旋转角速度为
，感应电动势的最大值为，刚开始转动时线圈平面与中性夹角。于是线圈中交变电动势的瞬时值表达式为
。
（2）把t=0.01s代入上式，可量，此时感应电动势的瞬时值
。
方法点拨： ：①对物理图象总的掌握要点， 一看：看“轴”、看“线”看“斜率”看“点”． 二变：掌握“图与图”、“图与式”、“图与物”之间的变通关系．三判：在此基础上进行正确的分析，判断．②应用中性面特点结合右手定则与楞次定律，能快速、一些电磁感应现象问题．
变式训练
4、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，由图示可知（ ）

A．在A和C时刻线圈处于磁通量变化率最大位置
B．在A和C时刻穿过线圈的磁通量为最大
C、在B时刻到D时刻线圈转过的角度为π弧度
D．若从B时刻到D时刻经过0.01s，则在1s内交变电流的方向改变100次
4、ACD；解析：AB选项：在A和C时刻，电流最大属于完全切割，线圈中电动势为最大，磁通量变化率最大，磁通量为零。A选项对，B选项错。
CD选项：在B时刻到D时刻，电流为零到电流为零且相邻。线圈转过的角度为π弧度，则在1s内交变电流的方向改变100次CD选项对。