高考物理一輪課件：10-1交變電流的產(chǎn)生及描述(編輯修改稿)
2025-02-04 13:49 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 瞬時(shí)值表達(dá)式的具體形式是由開(kāi)始計(jì)時(shí)的時(shí)刻和正方向的規(guī)定共同決定的．若從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，該瞬時(shí)雖然穿過(guò)線圈的磁通量最大，但線圈兩邊的運(yùn)動(dòng)方向恰和磁場(chǎng)方向平行，不切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 為零，故其表達(dá)式為： e＝ Ems in ωt ；但若從線圈平面和磁場(chǎng)平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，雖然該時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零，但由于此時(shí)線圈兩邊的速度方向和磁場(chǎng)方向垂直，感應(yīng)電 動(dòng)勢(shì)最大，故其表達(dá)式為： e ＝ Emc os ωt . 自主再現(xiàn) 探究應(yīng)用 課時(shí)作業(yè) 新課標(biāo)版 物理 高考調(diào)研 ( 2) 若線圈匝數(shù)為 N ，當(dāng)其在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為： E m ＝ N B S ω .即 E m 僅由 N 、 B 、 S 、 ω 四個(gè)量決定，與軸的具體位置和線圈的形狀都是無(wú)關(guān)的． 自主再現(xiàn) 探究應(yīng)用 課時(shí)作業(yè) 新課標(biāo)版 物理 高考調(diào)研 例 1 ( 2022 安徽 ) 圖 1 是交流發(fā)電機(jī)模型示意圖．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一矩形線圈 abc d 可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸 OO ′ 轉(zhuǎn)動(dòng)，由線圈引出的導(dǎo)線 ae 和 df分別與兩個(gè)隨線圈一起繞 OO ′ 轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個(gè)固定的電刷保持滑動(dòng)接觸，這樣矩形線 圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中就可以保持和外電路電阻 R 形成閉合電路．圖 2 是線圈的主視圖，導(dǎo)線 ab 和 cd 分別用它們的橫截面來(lái)表示．已知 ab長(zhǎng)度為 L1， bc 長(zhǎng)度為 L2，線圈以恒定角速度 ω 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)． ( 只考慮單匝線圈 ) 自主再現(xiàn) 探究應(yīng)用 課時(shí)作業(yè) 新課標(biāo)版 物理 高考調(diào)研 自主再現(xiàn) 探究應(yīng)用 課時(shí)作業(yè) 新課標(biāo)版 物理 高考調(diào)研 ( 1) 線圈平面處于中性面位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，試推導(dǎo) t 時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e1的表達(dá)式； ( 2) 線圈平面處于與中性面成 φ0夾角位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，如圖3 所示，試寫(xiě)出 t 時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e2的表達(dá)式； ( 3) 若線圈電阻為 r ，求線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周電阻 R 上產(chǎn)生的焦耳熱． ( 其他電阻均不計(jì) ) 自主再現(xiàn) 探究應(yīng)用 課時(shí)作業(yè) 新課標(biāo)版 物理 高考調(diào)研 【 解析 】 ( 1) 矩形線圈 abc d 轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，只有 ab 和 cd切割磁感線，設(shè) ab 和 cd 的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為 v ，則 v ＝ ω L22 ① 自主再現(xiàn) 探究應(yīng)用 課時(shí)作業(yè) 新課標(biāo)版 物理 高考調(diào)研 在 t 時(shí)刻，導(dǎo)線 ab 和 cd 因切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為 E1＝ BL1vy ② 由圖可知 vy＝ v s in ωt ③ 則整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 e1＝ 2 E1＝ BL1L2ω s in ω t ④ 自主再現(xiàn) 探究應(yīng)用 課時(shí)作業(yè) 新課標(biāo)版 物理 高考調(diào)研 ( 2) 當(dāng)線圈由圖 3 位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，在 t 時(shí)刻整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 e2＝ BL1L2ω s in ( ωt ＋ φ0) ⑤ ( 3) 由閉合電路歐姆定律，可知 I ＝ER ＋ r ⑥ 這里 E 為線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)有效值 E ＝Em2＝BL1L2ω2 ⑦ 自主再現(xiàn) 探究應(yīng)用 課時(shí)作業(yè) 新課標(biāo)版 物理 高考調(diào)研 則線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周在 R 上產(chǎn)生的焦耳熱為 Q R ＝ I2RT ⑧ 其中 T ＝2πω ⑨ 于是 Q R ＝ π Rω (BL 1 L 2R ＋ r)2 ⑩ 自主再現(xiàn) 探究應(yīng)用 課時(shí)作業(yè) 新課標(biāo)版 物理 高考調(diào)研 例 2 如圖所示，矩形線圈 ab c d 在磁感應(yīng) 強(qiáng)度 B ＝ 2 T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸 OO ′ 以角速度 ω ＝ 10 π r ad /s 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈共 10 匝，電阻 r ＝ 5 Ω ， ab ＝ m ， bc ＝ m ，負(fù)載電阻 R ＝45 Ω .求： 自主再現(xiàn) 探究應(yīng)用 課時(shí)作業(yè) 新課標(biāo)版 物理 高考調(diào)研 ( 1) 寫(xiě)出從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)線框中感
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