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1、必修三交變電流【知識點詳解】I.交變電流及其產(chǎn)生和圖象(1)交變電流定義:大小和方宜都隨時間做周期性變化的電流.圖象:如圖甲、乙、丙、丁所示都屬于交變電流.其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流,如圖甲所示.正弦式交變電流,如圖甲所示.(2)正弦交變電流的產(chǎn)生和圖象產(chǎn)生:在勻強(qiáng)磁場里,線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動.兩個特殊位置的特點:線圈平面與中性面重合時,S.LB,。最大,筆=0, e=0, i=0,電流方向?qū)l(fā)生改變. Az線圈平面與中性面垂直時,S- 0=0,笑最大,e最大,.最大,電流方向丕改重(3)電流方向的改變線圈通過中性面時,電流方向發(fā)生改變,一個周期內(nèi)線圈兩次通過中性
2、面,因此電流的方 向改變兩次.(4)圖象用以描述交變電流隨時間變化的規(guī)律,如果線圈從中性面位置開始計刃寸,其圖象為正弦曲 線.如圖甲、乙所示.II.正弦式交變電流的描述.周期和頻率周期(7):交變電流完成一次周期性變化(線圈轉(zhuǎn)一周)所需的時間,單位是秒,公式頻率:交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù).單位是赫茲(Hz).周期和頻率的關(guān)系:或尸/.正弦式交變電流的函數(shù)表達(dá)式(線圈在中性面位置開始計時)電動勢e隨時間變化的規(guī)律:e=msin cot,其中co等于線圈轉(zhuǎn)動的角速度,Em=nBSco.負(fù)載兩端的電壓隨時間變化的規(guī)律:u=Umsin cot.電流i隨時間變化的規(guī)律:i=/msin而.交
3、變電流的瞬時值、峰值、有效值瞬時值:交變電流某一時刻的值,是時間的函數(shù).峰值:交變電流(電流、電壓或電動勢)所能到達(dá)的最大的值,也叫最大值.有效值:跟交變電流的登遨應(yīng)等效的恒定電流的值叫做交變電流的有效值.對正弦 交流電,其有效值和峰值的關(guān)系為:E寺U=, 7=4.HL交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律1.交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時)規(guī)律物理量函數(shù)表達(dá)式圖象磁通量=0mcos cot=BScos cot八電動勢e=Emsin CDt=nBScosin cot-EmT 一電壓J J REm .4 UmSin cot n sin cot K-rrUm-umT 一一,t電流Emi/msin
4、cot一R+in cot4 i2.交變電流瞬時值表達(dá)式的書寫確定正弦交變電流的峰值,根據(jù)圖象讀出或由公式求出相應(yīng)峰值.(2)明確線圈的初始位置,找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式.如:線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動,那么i,圖象為正弦函數(shù)圖象,函數(shù)式為,=人囪!1/,.線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動,那么i,圖象為余弦函數(shù)圖象,函數(shù)式為,=人85口力【真題詳解】1.(多項選擇)如圖6所示,為半圓形導(dǎo)線框,圓心為。加;N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框, 圓心為On;兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi);兩圓弧半徑相等;過直線0MOn的水平面上方 有一勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面.現(xiàn)使線框M、N在,=0時從圖示位置開始,分別繞
5、垂直于紙面且過0m和On的軸,以相同的周期7逆時針勻速轉(zhuǎn)動,那么()圖6A.兩導(dǎo)線框中均會產(chǎn)生正弦交流電B.兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于7C.在時,兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等 OD.兩導(dǎo)線框的電阻相等時,兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等答案BC解析當(dāng)導(dǎo)線框進(jìn)入磁場過程中,根據(jù)E=br2可得,感應(yīng)電動勢恒定,感應(yīng)電流恒定, 不是正弦式交流電,A錯誤,C正確;當(dāng)導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時,根據(jù)楞次定律可得,兩導(dǎo)線框 中的感應(yīng)電流方向為逆時針,當(dāng)導(dǎo)線框穿出磁場時,根據(jù)楞次定律可得,導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感 應(yīng)電流方向為順時針,所以感應(yīng)電流的周期和導(dǎo)線框運動周期相等,B正確;導(dǎo)線框N在 完全進(jìn)入磁場后有于時間穿過
6、導(dǎo)線框的磁通量不變化,沒有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生,即導(dǎo)線框N在 。方招廠內(nèi)有感應(yīng)電動勢,其余時間內(nèi)沒有;而導(dǎo)線框M在整個過程中都有感應(yīng)電動 勢,即使兩導(dǎo)線框電阻相等,兩者的電流有效值不會相同,D錯誤.【相應(yīng)練習(xí)題】.小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共N匝,每匝可簡化為矩形線圈。兒4磁極間的磁場視為勻強(qiáng)磁場,方向垂直于線圈中心軸00,線圈繞0。/勻速轉(zhuǎn)動,如圖7所示.矩形線圈4。邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值都為匈,不計線圈電阻,那么發(fā)電機(jī)輸出電壓()A.峰值是匈C.有效值是坐A.峰值是匈C.有效值是坐圖7B.峰值是2匈D.有效值是陋Neo.(多項選擇)圖8甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖,兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強(qiáng) 磁場,為交流電流表.線圈繞垂直于磁場的水平軸。0沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,從圖甲 所示位置開始計時,產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示.以下判斷正確的選項是 ()圖8圖8A.電流表的示數(shù)為10AB.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50;irad/sC.,=0.01 s時,線圈平面與磁場方向平行D.,=0.02s時,電阻R中電流的方向自右向左3.(多項選擇)如圖9甲所示,在勻強(qiáng)磁場中,一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感 線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的交
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