第32課交變電流的產(chǎn)生與描述

1、.第32課 交變電流的產(chǎn)生與描繪1交變電流的產(chǎn)生原理和變化規(guī)律a根據(jù)EBLv推導(dǎo)正弦式交變電流函數(shù)表達式eNBSsin t1經(jīng)典題，10分圖a是交流發(fā)電機模型示意圖。在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，有一矩形線圈abcd可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的OO軸轉(zhuǎn)動，由線圈引出的導(dǎo)線ae和df分別與兩個跟線圈一起繞OO轉(zhuǎn)動的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個固定的電刷保持滑動接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動中就可以保持和外電路電阻R形成閉合電路。圖b是線圈的主視圖，導(dǎo)線ab和cd分別用它們的橫截面來表示。ab長度為L1，bc長度為L2，線圈以恒定角速度逆時針轉(zhuǎn)動。只考慮單匝線圈圖a圖b圖c線圈平面處于中性面位置

2、時開場計時，試推導(dǎo)t時刻整個線圈中的感應(yīng)電動勢e1的表達式；線圈平面處于與中性面成0夾角位置時開場計時，如圖c所示，試寫出t時刻整個線圈中的感應(yīng)電動勢e2的表達式。答案：e1BL1L2sin t8分e2BL1L2sint02分解析：矩形線圈abcd轉(zhuǎn)動過程中，只有ab和cd切割磁感線，設(shè)ab和cd的速度為v，那么v2分在t時刻，導(dǎo)線ab和cd因切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢均為E1BL1v2分由圖可知vvsin t2分那么整個線圈的感應(yīng)電動勢為e12E1BL1L2sin t2分當(dāng)線圈由題圖c位置開場運動時，在t時刻整個線圈的感應(yīng)電動勢為e2BL1L2sint02分b正弦式交變電流峰值EmNBS、

3、有效值E及電荷量qIt的計算2經(jīng)典題，4分如下圖，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于磁感應(yīng)強度為B的程度勻強磁場中，線框面積為S，電阻為R。線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，線框中感應(yīng)電流的有效值I_。線框從中性面開場轉(zhuǎn)過的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q_。答案： 2分2分 解析：電動勢的最大值EmBS，電動勢的有效值E，電流的有效值I。通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為qIt，又I，線框從中性面開場轉(zhuǎn)過的過程中，BS，那么q。c根據(jù)電流熱效應(yīng)計算非正弦式交變電流的有效值32019海南單科，3分通過一阻值R100 的電阻的交變電流如下圖，其周期為1 s。電阻兩端電壓的有效值為A12 V

4、 B4 V C15 V D8 V答案：B解析：由有效值定義可得IRt1IRt2T，代入數(shù)據(jù)解得U4 V，故A項、C項、D項均錯誤，B項正確。d根據(jù)線框的位置分析、u、i、P等物理量42019房山區(qū)二模，6分如下圖，矩形線框置于磁場中，該磁場可視為勻強磁場。線框通過導(dǎo)線與電阻構(gòu)成閉合電路，線框在磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸逆時針勻速轉(zhuǎn)動，以下說法正確的選項是A線框通過圖中位置瞬間，線框中的電流方向由A到BB線框通過圖中位置瞬間，穿過線框的磁通量最大C線框通過圖中位置瞬間，通過電阻的電流瞬時值最大D假設(shè)使線框轉(zhuǎn)動的角速度增大一倍，那么通過電阻的電流有效值變?yōu)樵瓉淼谋洞鸢福篊解析：AB和CD邊切割磁

5、感線產(chǎn)生電流，根據(jù)右手定那么可知電流方向由B到A，故A項錯誤。線框通過題圖中位置瞬間，穿過線框的磁通量為零，感應(yīng)電動勢最大，所以感應(yīng)電流也最大，通過電阻的電流瞬時值最大，故B項錯誤，C項正確。根據(jù)ENBS可知，增大一倍，E也增大一倍，根據(jù)I可知，通過電阻的電流有效值也增大一倍，故D項錯誤。5多項選擇2019改編，6分在勻強磁場中，一個100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化。設(shè)線圈總電阻為2 ，那么At0時，線圈平面平行于磁感線2019天津理綜Bt1 s時，線圈中的電流改變方向2019天津理綜Ct1.5 s時，線圈中的感應(yīng)電動勢最大

6、2019天津理綜D線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢瞬時值表達式為e4cos tVE一個周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為82 J2019天津理綜答案：ADE解析：t0時，磁通量為零，線圈平面平行于磁感線，故A項正確。每經(jīng)過一次中性面線圈平面垂直于磁感線，磁通量有最大值，電流的方向改變一次，t1 s時，磁通量為零，線圈平面平行于磁感線，故B項錯誤。t1.5 s時，磁通量有最大值，但磁通量的變化率為零，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知線圈中的感應(yīng)電動勢為零，故C項錯誤。由題圖可知線圈從垂直中性面開場計時，感應(yīng)電動勢瞬時值表達式為eEmcos t，其中，感應(yīng)電動勢最大值Em NBSNm4 V，那么感應(yīng)電動勢瞬時值表達式為e4

7、cos tV，故D項正確。感應(yīng)電動勢有效值E2 V，一個周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為QT82 J，故E項正確。6多項選擇2019改編，6分一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖像如圖a所示。發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0 ，外接一只電阻為95.0 的燈泡，如圖b所示，那么圖a圖bA電壓表V的示數(shù)為220 VB電路中的電流方向每秒鐘改變50次C燈泡實際消耗的功率為484 WD發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 JE任意時刻穿過線圈的磁通量為cos 100t Wb答案：DE解析：電壓表示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值，由圖像知電動勢的最大值Em220 V，有效值E220 V，燈泡兩端電壓U209

8、V，故A項錯誤。由圖像知T0.02 s，一個周期內(nèi)電流方向改變兩次，可知1 s內(nèi)電流方向改變100次，故B項錯誤。燈泡的實際功率P W459.8 W，故C項錯誤。電流的有效值I2.2 A，發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為QrI2rt2.2251 J24.2 J，故D項正確。由圖像知從中性面開場計時，t時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度為t，那么線圈平面與磁場方向夾角為t，因此有任意時刻NBSsinNBScos tNBScost，根據(jù)EmNBSNBS220 V可得NBSWb，所以任意時刻的磁通量cos 100t Wb，故E項正確。7多項選擇2019山東理綜，6分圖a是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場

9、可視為程度方向的勻強磁場， 為交流電流表。線圈繞垂直于磁場方向的程度軸OO沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開場計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖像如圖b所示，以下判斷正確的選項是圖a圖bA電流表的示數(shù)為10 AB線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50 rad/sC0.01 s時線圈平面與磁場方向平行D0.02 s時電阻R中電流的方向自右向左答案：AC解析：由題圖b可知交變電流的最大值是Im10 A，那么有效值為I10 A；由于電流表的示數(shù)為有效值，故示數(shù)I10 A，故A項正確。由題圖b知，交變電流的周期為0.02 s，角速度100 rad/s，故B項錯誤。0.01 s時線圈中的感應(yīng)電流到達最大，感應(yīng)電動勢最大

10、，那么穿過線圈的磁通量變化最快，磁通量為0，故線圈平面與磁場方向平行，故C項正確。由于在0.02s時線框的AB邊向下運動，根據(jù)右手定那么可知通過電阻R電流方向自左向右，故D項錯誤。e電感“阻高頻、通低頻，電容器“阻低頻、通高頻8多項選擇2019海南單科，5分如下圖，電阻R、電容C和電感L并聯(lián)后，接入輸出電壓有效值恒定、頻率可調(diào)的交流電源。當(dāng)電路中交流電的頻率為f時，通過R、C和L的電流有效值恰好相等。假設(shè)將頻率降低為f，分別用I1、I2和I3表示此時通過R、C和L的電流有效值，那么AI1I3 BI1I2 CI3I2 DI2I3答案：BC解析：根據(jù)電路圖可知，電阻R、電容C和電感L并聯(lián)接入電路，故