高中物理 第二章 交变电流 1 交变电流 教科版选修3-2

答案
典例精析
例1 如图所示的图像中属于交变电流的有(ABC )
解析 选项A、B、C中e的方向均发生了变化，故它们属于交变电流， 但不是正弦式交变电流；选项D中e的方向未变化，故是直流.
解题技巧
解析答案
返回
二、正弦式交变电流的产生
知识梳理
1.产生：如图1所示，在匀强磁场中的线圈绕垂直于 磁感线 转动时，产生交变电流.
BSω
eab＝BLabvsin θ＝2___si_n__ω_t_. _____.
(5)整个线圈产生的感应电动势：
e＝2eab＝ BSωsin ωt
，
若线圈为n匝，则e＝n.BSωsin ωt
由上式可以看出，其感应电动势的大小和方向都随时间t做周期性变化，
即线圈中的交变电流按 正弦函数
规律变化，这种交变电流叫
解析答案
返回百度文库
三、正弦式交变电流的描述
知识梳理
1.交变电流的瞬时值表达式推导 线圈平面从中性面开始转动，如图2所示，则经过
时间t： (1)线圈转过的角度为ωt. (2)ab边的线速度跟磁感线方向的夹角θ＝ωt . (3)ab边转动的线速度大小：
v＝__ω_·_L_2a_d _.
图2
答案
(4)ab边产生的感应电动势(设线圈面积为S)
答案
典例精析
例4 如图5所示，匀强磁场的磁感应强
度B＝0.1 T，所用矩形线圈的匝数 n＝ 100，边长lab＝0.2 m，lbc＝0.5 m，以角 速度ω＝100π rad/s绕OO′轴匀速转动.
试求：
解(1析)感应由电题动可势知的：峰S＝值l；ab·lbc＝0.2×0.5 m2＝0.1 m2， 图5 感应电动势的峰值Em＝nBSω＝100×0.1×0.1×100π V＝100π V＝
匀速的轴
图1
答案
2.两个特殊位置：
(1)中性面(S⊥B位置，如图1中的甲、丙)
线圈平面与磁场垂直的位置，此时Φ最大 ΔΦ ，0 为 0 ，e0为 ，i
Δt 为.
(填“最大”或“0”)
两
线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转一圈电流方向改变 次.
答案
(2)垂直中性面位置(S∥B位置，如图1中的乙、丁)
【深度思考】
(1)若从垂直中性面的位置(或B∥S位置)开始计时，电动势的表达式还是
按正弦规律变化吗？ 答案 不是，按余弦规律变化. (2)为什么线圈转到中性面时磁通量最大而感应电动势和感应电流为零？ 答案 因为线圈转到中性面时，虽然通过线圈的磁通量最大，但线圈各 边速度的方向都与磁感线平行，不切割磁感线，磁通量的变化率为零， 故感应电动势和感应电流为零.
例2 如图中哪些情况线圈中产生了交变电流(BCD )
解析 由交变电流的产生条件可知，轴必须垂直于磁感线，但对线圈的 形状及转轴的位置没有特别要求.故选项B、C、D正确.
解析答案
例3 关于矩形线圈在匀强磁场中转动时产生的正弦式电流，正确的说法 是( D ) A．线圈每转动一周，感应电流方向改变一次 B．线圈每转动一周，感应电动势方向改变一次 C．线圈每转动一周，感应电流方向改变两次，感应电动势方向改变一次 D．线圈每转动一周，感应电流方向和感应电动势方向都改变两次 解析 感应电动势和感应电流的方向，每经过中性面时改变一次，每个 周期内方向改变两次，故选D.
求线圈在t＝T 时刻的感应电动势大小. 6
图3 图4
(1)交变电流的峰值Em、Im和周期T.
(2)两个特殊值对应的位置：
①e＝0(或i＝0)时：线圈位于中性面上；e最大(或i最大)时：线圈平行于
磁感线.
②e＝0(或 i＝0)时：ΔΔΦt ＝0，Φ 最大； e 最大(或 i 最大)时：ΔΔΦt ＝0，Φ 最大.
(3)分析判断e、i的大小和方向随时间的变化规律.
1.交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化
的电流叫做交变电
流，简称交流.
2.直流：方向 不随时间变化的电流称为直大流小，和方向
都
不随时间变化的电流称为恒定电流.
3.正弦式交变电流：电流随时间按正弦函数规律变化的交变电流.这是一
种最简单、最基本的交变电流.
答案
【深度思考】
(1)交变电流的大小一定是变化的吗？ 答案 交变电流的大小不一定变化，如方波交变电流，其大小是不变的. (2)交变电流与直流电的最大区别是什么？ 答案 交变电流与直流电的最大区别在于交变电流的方向发生周期性变 化，而直流电的方向不变.
圈中的感应电动势达到峰值，且满足Em＝n.BSω (2)决定因素：由线圈匝数n、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积S
决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关.
答案
如图3所示的几种情况
中，如果n、B、ω、S
均相同，则感应电动势
的峰值均为Em＝nBSω.
4.正弦式交变电流的图像 如图4所示，从图像中可 以解读到以下信息：
做正弦式交变电流.
答案
2.对瞬时值表达式的理解
写瞬时值表达式时必须明确是从中性面计时，还是从与中性面垂直(B∥S)
位置计时.
(1)从中性面计时：e＝Emsin
.
(2)从与中性面垂直位置ω计t时：e＝Emcos ωt .
3.正弦式交变电流的峰值
(1)转轴在线圈所在平面内且与磁场垂直.当线圈平面与磁场平行时，线
3答14案V.314 V
解析答案
(2)若从线圈平面垂直磁感线时开始计时，
线圈中瞬时感应电动势的表达式；
解析 若从线圈平面垂直磁感线时开始
计时，感应电动势的瞬时值e＝Emsin ωt 所以e＝314sin (100πt) V.答案 e＝314sin (100πt) V
(3)若从线圈平面平行磁感线时开始计时，
第二章 交变电流
1 交变电流
目标 定位
1.理解交变电流、直流的概念，会观察交流电的波形图. 2.理解正弦式交变电流的产生，掌握交流电产生的原理. 3.知道交变电流的变化规律及表示方法.
栏目 索引
一、交变电流 二、正弦式交变电流的产生 三、正弦式交变电流的描述 对点检测 自查自纠
一、交变电流
知识梳理
此时Φ为0 Δ，Φ 最大
Δt
最大，e，最I 大.(填“最大”或“0”)
答案
【深度思考】
如果将图1中的线圈ABCD换为三角形，轴OO′也不在中心位置，其他条件
不变，还能产生交变电流吗？ 答案 能，因为图中产生交变电流的关键因素是轴垂直于磁感线，线圈 闭合，对轴的位置和线圈形状没有特定要求.
答案
典例精析