1、交變電流 1交變電流 (1)交變電流的定義：大小和方向都隨時(shí)間 的電流,簡(jiǎn)稱交流. (2)直流： 不隨時(shí)間變化的電流. 2交變電流的產(chǎn)生 (1)產(chǎn)生方法：閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng). (2)過程分析：(如圖511所示)做周期性變化方向圖511 (3)中性面：線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中,線圈平面與磁場(chǎng) 時(shí)所在的平面.垂直中性面、中性面的垂面位置的特性比較中性面中性面的垂面位置線圈平面與磁場(chǎng)垂直線圈平面與磁場(chǎng)平行磁通量最大零磁通量變化率零最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)零最大線圈邊緣線速度與磁場(chǎng)方向夾角090感應(yīng)電流零最大電流方向改變不變 特別提醒 在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,磁通量最大時(shí),磁通量的變化率恰好

2、為零,磁通量為零時(shí),磁通量的變化率恰好最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由磁通量的變化率決定.圖512答案：AD 1正弦式交變電流 (1)定義：按 變化的交變電流,簡(jiǎn)稱正弦式電流. (2)函數(shù)和圖象： 正弦規(guī)律函數(shù)圖象瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)：瞬時(shí)電壓：u瞬時(shí)電流：ieEmsin tUmsin tImsin t 特別提醒表達(dá)式中Em、Um、Im分別是電動(dòng)勢(shì)、電壓和電流的峰值,而e、u、i則是這幾個(gè)量的瞬時(shí)值. 2其他交變電流 如圖513所示圖5131瞬時(shí)值表達(dá)式的推導(dǎo)如圖514所示,圖514若線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng),則經(jīng)過時(shí)間t： 2峰值表達(dá)式 由enBSsin t可知,電動(dòng)勢(shì)的峰值EmnBS nm,與線圈的形狀及轉(zhuǎn)

3、軸位置無關(guān). 特別提醒 (1)若線圈從中性面開始計(jì)時(shí),eEmsin t.若線圈從位于與中性面垂直的位置開始計(jì)時(shí),eEmcos t,所用瞬時(shí)值表達(dá)式與開始計(jì)時(shí)的位置有關(guān). (2)物理學(xué)中,正弦交變電流與余弦交變電流都統(tǒng)稱為正弦式交變電流,簡(jiǎn)稱正弦式電流. (3)交變電動(dòng)勢(shì)的峰值EmnBS,由線圈匝數(shù)n,磁感應(yīng)強(qiáng)度B,轉(zhuǎn)動(dòng)角度及線圈面積S決定.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到穿過線圈的磁通量為0的位置時(shí),取得此值.2.如圖515所示,一矩形線圈abcd, 已知ab邊長(zhǎng)為l1,bc邊長(zhǎng)為l2,在磁 感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO軸 以角速度從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng), 則t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為() A0.5Bl1l2si

4、n t B0.5 Bl1l2cos t CBl1l2sin t DBl1l2cos t圖515解析：因?yàn)殚_始時(shí)刻線圈平面與磁感線平行,即從垂直于中性面開始運(yùn)動(dòng),所以開始時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大為EmBl1l2,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)形式應(yīng)為余弦形式,因此在t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Bl1l2 cost,故正確選項(xiàng)為D.答案：D 正弦交變電流隨時(shí)間的變化情況可以從圖象上表示出來,圖象描述的是交變電流隨時(shí)間變化的規(guī)律,它是一條正弦曲線,如圖516所示,是交變電流的et圖象.由圖可以確定出以下信息： (1)可以讀出正弦交變電流的峰值Em. (2)可根據(jù)線圈轉(zhuǎn)至中性面時(shí)電動(dòng)勢(shì)為零的特點(diǎn),確定線圈處于中性面的

5、時(shí)刻,確定了該時(shí)刻,也就確定了磁通量最大的時(shí)刻和磁通量變化率最小的時(shí)刻,如t0,tt2時(shí)刻.圖516 (3)可根據(jù)線圈轉(zhuǎn)至與磁場(chǎng)平行時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大的特點(diǎn),確定線圈與中性面垂直的位置,此位置也就是磁通量為零的時(shí)刻和磁通量變化率最大的時(shí)刻,如tt1,tt3時(shí)刻. (4)可以確定某一時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)大小以及某一時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)的變化趨勢(shì),如tt1,tt2時(shí)刻.3一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂 直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),穿過 線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象 如圖517所示.則下列說法中 正確的是 ()圖517答案：BD 例1 如圖518所示,矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可以分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以相同的角

6、速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)方向平行時(shí) () A線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流 B線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)小于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì) C線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同,都是abcd D線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力圖518 思路點(diǎn)撥線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí),磁通量的變化率最大,與轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān),且電流方向都滿足楞次定律. 解析只要線圈繞垂直于磁感線的軸轉(zhuǎn)動(dòng),在其他量相同時(shí),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān),故A對(duì)、B錯(cuò)；根據(jù)楞次定律,線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同,都是adcb,C錯(cuò)；繞兩軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在同一位置的瞬時(shí)電流相同,同一邊

7、受到的安培力也相同,D錯(cuò). 答案A 借題發(fā)揮 正弦式交變電流產(chǎn)生的條件是勻強(qiáng)磁場(chǎng)、轉(zhuǎn)軸垂直于磁場(chǎng)方向和線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng),三者缺一不可,否則線圈中所產(chǎn)生的就不是正弦式交變電流.1.如圖519所示,一正方形線圈 abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感 線的對(duì)稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng),沿著 OO軸觀察,線圈沿逆時(shí)針方向 轉(zhuǎn)動(dòng).已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線 圈匝數(shù)為n,邊長(zhǎng)為l,電阻為R, 轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為,則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至 圖示位置時(shí)()圖519答案：CD 例2 有一個(gè)正方形線圈的匝數(shù)為10匝,邊長(zhǎng)為20 cm,線圈總電阻為1 ,線圈繞OO軸以10 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),如圖5110所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T,問

8、： (1)該線圈產(chǎn)生的交變電流電動(dòng)勢(shì)的峰值、電流的峰值分別是多少？ (2)若從中性面位置開始計(jì)時(shí),寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式. (3)線圈從中性面位置開始,轉(zhuǎn)過30時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值是多大？ 圖5110 (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eEmsin t6.28 sin 10t V. (3)線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)過30,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eEmsin 303.14 V. 答案(1)6.28 V6.28 A(2)e6.28sin 10t V(3)3.14 V2如圖5111甲所示,交流發(fā)電機(jī)與電阻R連接,線圈在 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的正弦交流電的圖象如圖乙中 圖線a所示,當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,所產(chǎn)生正弦交流電