高中物理 2.2 交變電流的描述 粵教選修32

第二節(jié)交變電流的描述.知識點1正弦式交變電流的圖象1．正弦式交變電流的圖象：圖2－2－1要能從圖象中確定峰值Em、Im、Um，并且知道周期T與角速度ω間的公式T＝2π/ω..2．正弦式交變電流的圖象與線圈在磁場中轉(zhuǎn)動過程的對應(yīng)關(guān)系：圖2－2－2. 要能從圖2－2－2所示的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動過程與所產(chǎn)生的正弦式交變電流的圖象關(guān)系中熟練地掌握其中的規(guī)律，并且能夠解決相關(guān)的問題．知識點2用函數(shù)表達式描述交變電流1．從中性面開始計時的瞬時值表達式：e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝Umsinωt.2．峰值計算式：Em＝NBSω，Im＝NBSω/R..

3．從中性面開始計時的交變電流的圖象，如圖2－2－3所示．ΔΦ Δt)m、

4．正弦式交變電流的Em、(Φm的比較：圖2－2－3

(1)區(qū)別：Em為電動勢的最大值，Em＝NBSω＝NΦmω.Φm為穿過線圈的最大磁通量，即線圈平面轉(zhuǎn)到中性面位置時的磁通量.Φm＝BS.ΔΦ Δt為磁通量的變化率，在線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中，在線圈平面轉(zhuǎn)到中性面位置時ΔΦ Δt＝0；在線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時達最大值(ΔΦ Δt)m...5．正弦式交變電流在一個周期內(nèi)的變化規(guī)律(1)峰值出現(xiàn)的位置分別是：Em、Im、Um出現(xiàn)在線圈與磁感線平行的位置，Φm出現(xiàn)在中性面位置；零值出現(xiàn)的位置分別是：e＝0、i＝0、u＝0出現(xiàn)在中性面位置，Φ＝0出現(xiàn)在線圈與磁感線平行的位置．

(2)在一個周期內(nèi)e、i、u、Φ的變化規(guī)律：e、i、u的變化是同步的；Φ的變化與e、i、u的變化間的關(guān)系是此消彼長的．.

【例題】閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈中產(chǎn)生的交變電流的瞬時值表達式為i＝Imsinωt.保持其他條件不變，使線圈的匝數(shù)及轉(zhuǎn)速都增加1倍，則電流的變化規(guī)律為()A．i＝2Imsin2ωtC．i＝2Imsinωt B．i＝4Imsin2ωtD．i＝4Imsinωt 解析：線圈的匝數(shù)及轉(zhuǎn)速都增加1倍，電動勢Em＝NBSω的最大值增加到4倍，線圈的匝數(shù)增加1倍，導(dǎo)線的電阻也增加1倍，故最大電流只增加到原來的2倍，線圈中產(chǎn)生的交變電流的瞬時值表達式為i＝2Imsin2ωt.

答案：A.

1．如圖2－2－4所示，一矩形線圈ab邊長為L1，ad邊長為L2，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞OO′軸以角速度ω從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動，則t時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為()C圖2－2－4A．0.5BL1L2ωsinωtB．0.5BL1L2ωcosωtC．BL1L2ωsinωtD．BL1L2ωcosωt.題型1結(jié)合圖象分析

【例題】某交流發(fā)電機產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間的關(guān)系如圖2－2－5所示，如果其他條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則交流電動勢的最大值和周期變?yōu)?)圖2－2－5.A．400V、0.02sB．200V、0.02sC．400V、0.08sD．200V、0.08s解析：交流電動勢的最大值Em＝NBSω，周期T＝2π/ω，轉(zhuǎn)速加倍，最大值加倍，周期減半．答案：B.

1．(2020年中山三模)一矩形線圈位于一個方向垂直線圈平面向里的磁場中，如圖2－2－6甲所示；磁感應(yīng)強度B隨t的變化規(guī)律如圖乙所示．以i表示線圈中的感應(yīng)電流，以圖甲線圈上箭頭所示方向的電流為正，則以下的i－t圖中正確的是()圖2－2－6.答案：A.題型2函數(shù)表達式的應(yīng)用

【例題】如圖2－2－7所示，邊長為L的正方形線圈abcd的匝數(shù)為n，線圈電阻為r，外電路的電阻為R，ab的中點和cd的中點的連線OO′恰好位于勻強磁場的邊界上，磁感應(yīng)強度為B，現(xiàn)在線圈以O(shè)O′為軸，以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，求：

(1)閉合電路中電流瞬時值的表達式．

(2)在線圈轉(zhuǎn)過90°的過程中通過R的電荷量．

(3)電阻R上的最大電壓．.Im＝流過R的電流表達式為：i＝Imsinωt＝ 解析：(1)線圈轉(zhuǎn)動時，總有一條邊切割磁感線，且ac邊和bd邊轉(zhuǎn)動的線速度大小相等，當(dāng)線框平行于磁場時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，為：圖2－2－7

由閉合電路歐姆定律可知 nBL2ω2(R＋r)，當(dāng)以圖示為計時起點時， nBL2ω2(R＋r)sinωt.(2)在轉(zhuǎn)過90°的過程中感應(yīng)電動勢的平均值為：.R＝(3)由部分電阻歐姆定律可知電阻R上的最大電壓Um＝ImR＝ nBL2ωnBL2ωR2(R＋r)2(R＋r).sinωt(2)q＝答案：(1)i＝ nBL2ωnBL22(R＋r)2(R＋r)nBL2ωR 2(R＋r)（3）Um=.

2．如圖2－2－8所示，100匝的線框abcd在圖示磁場(勻強磁場)中勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω，其電動勢的瞬時值為e＝100cos100πtV，那么：

(1)感應(yīng)電動勢的最大值為多少？穿過線框的最大磁通量為多少？

(2)當(dāng)從圖示位置轉(zhuǎn)過60°角時線圈中的感應(yīng)電動勢為多少？此時穿過線圈的磁通量的變化率為多少？圖2－2－8.＝＝ 解：(1)由電動勢的瞬時值表達式得感應(yīng)電動勢的最大值：Em＝100V

根據(jù)Em＝NBSω＝NΦmω得

(2)當(dāng)從圖示位置轉(zhuǎn)過60°角時線圈中的感應(yīng)電動勢：e＝100cos60°V＝50V根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律e＝NΔΦ Δt得ΔΦ Δt e50N100Wb/s＝0.5Wb/s...9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20238:21:56AM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動出成果，工作出財富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20238:21:56AM11、成功就是日復(fù)一日那一點點小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20238:21:56AM11、越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過于提升自我。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2023/2/32023/2/303February2023