20xx粵教版高中物理選修3-2第二章認(rèn)識(shí)交變電流交變電流的描述(存儲(chǔ)版)
【正文】 中性面． t＝ s 時(shí)刻，磁通量為零，但變化率最大，所以 A項(xiàng)錯(cuò)誤， B 項(xiàng)正確． t＝ s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為零， C、 D 項(xiàng)均錯(cuò)誤． 4． (交變電流的規(guī)律 )如圖 11 所示，線圈的面積是 m2，共 100 匝，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B＝ 1π T，當(dāng)線圈以 300 r/min 的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，求： 圖 11 (1)若從線圈的中性面開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式． (2)從中性面開始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過 130 s 時(shí)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值多大？ 答案 (1)e＝ 50sin(10πt)V (2) V 解析 (1)n＝ 300 r/min＝ 5 r/s，因?yàn)閺闹行悦骈_始轉(zhuǎn)動(dòng)，并且求的是瞬時(shí)值，故 e＝ Emsin ωt＝ NBS時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值是多大． 解析 (1)交變電流電動(dòng)勢(shì)的峰值為 Em＝ 2nBLv＝ nBSω ＝ 1010 π V≈ V 電流的峰值為 Im＝ EmR ≈ A. (2)從中性面位置開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為 e＝ Emsin ωt≈ sin 10πt V. (3)線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)過 30176。 e 叫做電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值， Em 叫做電動(dòng)勢(shì)的峰值， Em＝ nBSω. 四、用圖象描述交變電流 1．圖 2 表示正弦式電流的電動(dòng)勢(shì) e 隨時(shí)間變化的圖象． 圖 2 2．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，出現(xiàn)兩次最大值，電流方向改變兩次． 3．圖 3 表 示幾種常見的交變電流的波形 (a)示波器中的鋸齒波掃描電壓 (b)電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖 (c)激光通信中的尖脈沖 圖 3 一、交變電流的產(chǎn)生 [問題設(shè)計(jì) ] 圖 4 假定線圈沿 逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖 4 甲至丁所示．請(qǐng)分析判斷： (1)在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中， AB 邊中電流向哪個(gè)方向？ (2)在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中， AB 邊中電流向哪個(gè)方向？ (3)線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中沒有電流，轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中的電流最大？ (4)大致畫出通過電流表的電流隨時(shí)間變化的曲線，從 E 經(jīng)過負(fù)載流向 F 的電流記為正，反之記為負(fù)．在橫坐標(biāo)上標(biāo)出線圈到達(dá)甲、乙、丙、丁幾個(gè)位置時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻． 答案 (1)由 B 到 A (2)由 A到 B (3)線圈轉(zhuǎn)到甲或丙位置時(shí)線圈中沒有電流，稱為中性面．線圈轉(zhuǎn)到乙或丁位置時(shí)線圈中 的電流最大． (4) [要點(diǎn)提煉 ] 1．正弦式交變電流的產(chǎn)生：將閉合矩形線圈置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞垂直磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)． 2．中性面 ——線圈平面與磁感線垂直時(shí)的位置． (1)線圈處于中性面位置時(shí)，穿過線圈的 Φ最大，但線圈中的電流為零． (填 “最大 ”或 “為零 ”) (2)線圈每次經(jīng)過中性面時(shí)，線圈中感應(yīng)電流方向都要改變．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向改變兩次． 二、用函數(shù)表達(dá)式描述交變電流 [問題設(shè)計(jì) ] 如圖 5 是圖 4中線圈 ABCD在磁場(chǎng)中繞軸 OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的截面圖 ．設(shè) AB 邊長(zhǎng)為 L1， BC邊長(zhǎng)為 L2，線圈面積 S＝ L1L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為 ω則： 圖 5 (1)甲、乙、丙位置 AB 邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)各為多大？ (2)甲、乙、丙位置整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)各為多大？ (3)若線圈有 N 匝，則甲、乙、丙中整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)各為多大？ 答案 (1)甲： eAB＝ 0 乙： eAB＝ BL1vsin ωt＝ BL12πnsin (2πnt)＝ 50sin (10πt)V (2)當(dāng) t＝ 130 s 時(shí)， e＝ 50sin (10π 130)V≈ V 題組一 交變電流的產(chǎn)生 1． (單選 )一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈通過中性面時(shí)( ) A．線圈平面與磁感線方向平行 B．通過線圈的磁通量達(dá)到最大值 C．通過線圈的磁通量變化率達(dá)到最大值 D．線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值 答案 B 解析 中性面是通過磁通量最大的位置，也是磁通量變 化率為零的位置，即在該位置通過線圈的
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