高中物理 第五章 1 交變電流課件 粵教選修32

1、2021/8/11 星期三1第五章交變電流1 交變電流2021/8/11 星期三2知識(shí)點(diǎn) 1交變電流1交變電流：大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流2直流：方向不隨時(shí)間變化的電流3中性面：線圈平面垂直于磁感線時(shí)的位置4正弦式交變電流：按正弦規(guī)律變化的交變電流2021/8/11 星期三3知識(shí)點(diǎn) 2交變電流的產(chǎn)生1產(chǎn)生方法矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中就會(huì)產(chǎn)生正弦式交變電流(如圖 511 所示)圖 5112021/8/11 星期三42電流特點(diǎn)(1)線圈處于中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流為零；(2)線圈平面與磁感線平行時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為零，但感應(yīng)電動(dòng)

2、勢(shì)和感應(yīng)電流最大；(3)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向每一個(gè)周期改變兩次，在中性面時(shí)開(kāi)始改變2021/8/11 星期三5知識(shí)點(diǎn) 3交變電流的變化規(guī)律1正弦交變電流的數(shù)學(xué)表達(dá)式如圖 512 甲、乙所示，n 匝矩形線圈 abcd，其邊長(zhǎng)分別為 adL1，abL2，面積 SL1L2，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸OO以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)時(shí)間 t，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度t.圖 5122021/8/11 星期三62021/8/11 星期三72余弦交變電流的數(shù)學(xué)表達(dá)式如果線圈從如圖 513 所示位置即峰值面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流和路端電壓將按余弦規(guī)律變化，對(duì)于單匝線圈

3、，有：圖 5132021/8/11 星期三8(1)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式 eEmcos t.(2)電流的瞬時(shí)表達(dá)式 iImcos t .(3)路端電壓 uUmcos t.(4)在峰值面上，|cos t|1，電動(dòng)勢(shì)得最大值 Em.2021/8/11 星期三9【例 1】(雙選)單匝矩形線圈 abcd 放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖 514 所示，abdcl1，adbcl2，從圖示位置起以角速度繞不同轉(zhuǎn)軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)()圖 514A以 OO為轉(zhuǎn)軸時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) eBl1l2sin tB以 O1O1為轉(zhuǎn)軸時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) eBl1l2sin tC以 OO為轉(zhuǎn)軸時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) eBl1l2cos tD以 OO為轉(zhuǎn)軸或以

4、ab 為轉(zhuǎn)軸時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2021/8/11 星期三10解析： 以 OO為轉(zhuǎn)軸時(shí)，圖示位置相當(dāng)于是峰值面，根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式 eEmcos t 及EmBS=Bl1l2w 可知eBl1l2cos t，則 C 對(duì) A 錯(cuò)；再根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系可知 D 選項(xiàng)正確若線圈以 O1O1為轉(zhuǎn)軸，線圈磁通量變化始終為零，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零答案：CD2021/8/11 星期三111(雙選)一個(gè)平面矩形線圈在繞垂直于磁場(chǎng)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的交變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大的情況是()BDA線圈平面垂直于磁場(chǎng)B線圈平面平行于磁場(chǎng)C磁通量最大時(shí)D磁通量為零時(shí)解析：當(dāng)線圈平行于磁場(chǎng)時(shí)，磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大20

5、21/8/11 星期三12題型 1交變電流的表達(dá)式【例2】交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)電動(dòng)勢(shì)為 e Emsin t，若將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高一倍，同時(shí)將電樞所圍面積減少一半，其他條件不變，則電動(dòng)勢(shì)為()C解析：e=nBSsin t，轉(zhuǎn)速增大一倍，所圍面積減少一半，最大值不變，則可知表達(dá)式為 eEmsin 2t.2021/8/11 星期三132如圖 515 所示，一半徑為 r10 cm 的圓形線圈共向的中心軸線 OO以 n600 r/min 的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至中性面位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)求：圖 5152021/8/11 星期三14解：當(dāng)線圈從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為 eNBSsin t

6、(1)eNBSsin t，其中2n210 rad/s20 rad/s所以 eNBSsin t2021/8/11 星期三152021/8/11 星期三162021/8/11 星期三17題型 2交變電流的圖象【例 3】處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈 abcd，以恒定的角速度繞 ab 邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向平行于紙面并與 ab 垂直在 t0 時(shí)刻，線圈平面與紙面重合(圖 516)，線圈的 cd 邊離開(kāi)紙面向外運(yùn)動(dòng)若規(guī)定由 abcda 方向的感應(yīng)電流為正，則)能反映線圈中感應(yīng)電流 I 隨時(shí)間 t 變化的圖線是(圖 5162021/8/11 星期三18解析：由峰值面開(kāi)始計(jì)時(shí)，說(shuō)明變化規(guī)律是余弦圖象，當(dāng)cd 邊向外轉(zhuǎn)時(shí)，電流向上，因此電流起始值為正值只有 C 選項(xiàng)正確答案：C2021/8/11 星期三193(雙選)如圖 517 所示是一個(gè)正弦交變電流的 it 圖)象，根據(jù)這一圖象，以下說(shuō)法正確的是(圖 5172