2.1 2.2交流电的产生与描述

3．交变电流的产生与描述一、交变电流的产生和变化规律1．交变电流：大小和________都随时间做____________变化的电流，简称交流．2．正弦式交变电流(1)定义：按_______________________变化的交变电流，简称正弦式电流．(2)产生：将闭合矩形线圈置于________磁场中，并绕垂直于磁场方向的轴做匀速转动，线圈中就会产生正(余)弦交变电流．(3)中性面：与磁场方向___________的平面．①线圈平面位于中性面时，穿过线圈的磁通量_________，磁通量的变化率为________，感应电动势为__________，其中E m＝___________②线圈转动一圈，经过中性面两次，内部电流方向改变两次．③线圈平面与中性面垂直时，磁感线与线圈平面__________，穿过线圈的磁通量为__________，但磁通量变化率____________，感应电动势___________(4)正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)：①电动势e随时间变化的规律为e其中E m＝_______②电压u随时间变化的规律为u＝__________③电流i随时间变化的规律为i＝__________ .④正弦式交流电的电动势e，电流i和电压u其规律可用图表示．(正弦交流电的图象)例1．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则A．电压表的示数为220 VB．电路中的电流方向每秒钟改变50次C．灯泡实际消耗的功率为484 WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J例2．如图所示，交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匀速转动的角速度为ω，线圈内电阻为r，外电路电阻为R.当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中，求：(1)通过R 的电荷量q 为多少？(2)R 上产生的电热Q R 为多少？(3)外力做的功W 为多少？例3．如图所示，表示一交流电随时间而变化的图象，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为I m ；电流的负值的强度为I m ，则该交变电流的有效值为多少？练习1．一矩形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈所围面积的磁通量Φ随时间t 变化的规律如图所示，下面的说法正确的是( )A ．t 1时刻线圈中感应电动势最大B ．t 2时刻导线ad 的速度方向与磁场方向垂直C ．t3时刻线圈平面与中性面垂直D ．t 4、t 5时刻线圈中感应电流方向相同2．正弦交变电源与电阻R 、交流电压表按照图所示的方式连接，R ＝10 Ω，交流电压表的示数是10 V ．图是交变电源输出电压u 随时间t 变化的图象，则( )A ．通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R ＝2cos 100πt(A)B ．通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R ＝2cos 50πt(A)C ．R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R ＝52cos 100πt(V)D ．R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R ＝52cos 50πt(V)3．如图甲所示，为电热毯的电路图，电热丝接在U ＝311sin100πt V 的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P使输入电压变为图乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是( )A ．110 VB ．156 VC ．220 VD ．311 V4．交流发电机在工作时的电动势为e ＝E 0sin ωt ，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为( )A ．E 0·sin ωt 2B ．2E 0·sin ωt 2C ．E 0·sin 2ωtD ．2E 0·sin 2ωt 5．如图所示，在同一个平面内，有两个线圈M 、N ，在线圈M 的两端a 、b 接正弦交变电流，从t ＝0时刻起，电流开始从a 端进入线圈M ，在交流的一个周期内，线圈N 中的感应电流随时间的变化图象是图中的哪一个？(设N 中的感应电流方向与M 中的相同为正，相反为负．)6．如图所示，矩形线圈共100匝，ab ＝0.8 m ，ad ＝0.4 m ，在磁感应强度为0.5 T 的匀强磁场中绕垂直磁感应线的OO ′轴以每秒50转的速度转动．(1)线圈在什么位置时感应电动势最大，且为多少？(2)以图示位置为计时时刻，电动势的变化规律怎样？(3)从图示位置转过90°过程中感应电动势有效值为多少？(4)从图示位置转过90°过程中感应电动势的平均值为多少？(5)从图示位置开始计时，t ＝1150s 时，线圈中感应电动势是多大？7．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝0.5 T ，边长L ＝10 cm 的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r ＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO ′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s ，外电路电阻R ＝4 Ω.求：(1)转动过程中感应电动势的最大值；(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转动60°角时瞬时感应电动势；(3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势；(4)交流电压表的示数；(5)转动一周外力做的功．8．矩形单匝线框ABCD 的面积S ＝0.2 m 2，其电阻r ＝4 Ω，该线框以角速度ω＝3 rad/s ，绕过AB 、CD 边的中点OO ′为轴转动．空间中存在着以OO ′上面为理想边界的且垂直于纸面水平向里的匀强磁场，磁感应强度B ＝1.0 T ．OO ′与导线良好接触，导线间连有阻值为R ＝2 Ω的电阻．设t ＝0时刻，该线框从竖直位置开始转动，AD 边向里、BC 边向外，如图所示．(1)写出从t ＝0时刻线框开始转动，一个周期内通过电阻R 的电流瞬时值表达式(用分段函数表示)．并画出其一个周期i －t 图象(设从M 流向N 的电流方向为正方向)．(2)求出电阻R 上的电功率．9．如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n ＝100匝，电阻r ＝1.0 Ω，所围成的矩形的面积S ＝0.040 m 2，小灯泡的电阻R ＝9.0 Ω，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e ＝nBmS 2πT cos 2πTt ，其中B m 为磁感应强度的最大值，T 为磁场变化的周期．不计灯丝电阻值随温度的变化，求：(1)线圈中产生感应电动势的最大值．(2)小灯泡消耗的电功率．(3)在磁感应强度变化的0～T 4时间内，通过小灯泡的电荷量．。

第四讲：交流电的产生和描述知识要点1.交流电的产生2.交流电的变化规律3.交流电的图像4.描述交流电大小的物理量5.交流电的有效值、平均值、最大值、的求法教学目标1．理解交变电流的产生原理2．掌握交变电流的变化规律及表示方法3．理解交流电的瞬时值，最大值及中性面的概念4．培养观察能力、空间想象能力以及立体图转化为平面图形的能力5.理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系，知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小．6．理解什么是交变电流的最大值和有效值，知道它们之间的关系．课前检测1、交变电流、交变电流的图象知识梳理1．交变电流：大小和方向都随时间做变化的电流．如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电源．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电源，简称正弦式电流，如图甲所示．2．正弦交流电的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕方向的轴匀速转动．(2)中性面①定义：与磁场方向的平面．②特点a．线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量，磁通量的变化率为，感应电动势为b．线圈转动一周，经过中性面，线圈每经过一次，电流的方向就改变一次．(3)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为曲线．诊断激学：请诊断下列表述是否正确(正确的划“√”，错误的划“×”)(1)只有矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里才能产生交变电流( )(2)线圈在磁场中转动产生正弦交变电流时，线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大( )(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零2 、正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值知识梳理1．周期和频率(1)周期T：交变电流完成变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)．公式：T＝2πω.1(2)频率f：交变电流在1 s内完成周期性变化的，单位是赫兹(3)周期和频率的关系：T＝或f＝ .2．正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)(1)电动势e随时间变化的规律：e＝ .(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝ .(3)电流i随时间变化的规律：i＝ .其中ω等于线圈转动的，E m＝ .3．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流某一的值，是时间的函数．(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的(3)有效值①定义：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的相等，就把这一直流的数值叫作这一交流的②有效值和峰值的关系： .(4)平均值：交变电流图象中波形与横轴跟时间的比值诊断激学：请诊断下列表述是否正确(正确的划“√”，错误的划“×”)(1)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的峰值( )(2)交变电流的峰值总是有效值的2倍( )(3)交流发电机产生的电动势峰值由磁感应强度、线圈匝数、线圈面积和转速共同决定( )(4)可以用平均值计算交变电流产生的热量()课堂学习题型一、交变电流的产生及变化规律1.变化规律(线圈从中性面位置开始计时)规律物理量函数图象磁通量Φ＝Φm cosωt＝BS cosωt规律物理量函数图象电动势e＝E m·sinωt＝nBSω·sinωt电压u＝U m·sinωt＝RE mR＋rsinωt2.在交变电流的产生过程中，要特别注意两个特殊位置的不同特点．(1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，ΔΦ/Δt＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变．电流i＝I m·sinωt＝E mR＋r·sinωt23(2)线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦ/Δt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变．例题1.(多选)如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙曲线a 、b 所示，则()A ．两次t ＝0时刻线圈平面均与中性面重合B ．曲线a 、b 对应的线圈转速之比为2∶3C ．曲线a 表示的交变电动势频率为25 HzD ．曲线b 表示的交变电动势有效值为10 V 解决交变电流图象问题的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律和线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关．(2)注意峰值公式E m ＝nBSω中的S 为有效面积．(3)在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解．【拓展探究】 若把例1中的图乙换成Φ－t 图象，数值不变，则(1)例1中的A 、B 、C 选项哪个正确？(2)曲线a 、b 表示的交变电动势最大值之比为多少？变式训练1．(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且沿线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是( )A ．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B ．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零C ．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次D ．线框经过中性面时，各边不切割磁感线变式训练2．电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图甲所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号．若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量Φ随时间t 的变化如图乙所示，则螺线管内感应电流i 随时间t 变化的图象为()二．交变电流“四值”的比较与理解交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较4物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明瞬时值 交变电流某一时刻的值 e ＝E m sin ωt i ＝I m sin ωt计算线圈某时刻的受力情况物理量物理含义重要关系 适用情况及说明峰值最大的瞬时值E m ＝nBS ω I m ＝E mR ＋r讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值E ＝E m 2 U ＝U m 2 I ＝I m2适用于正(余)弦式电流(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值物理量 物理含义重要关系 适用情况及说明平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值E ＝Bl vE ＝n ΔΦΔtI ＝E R ＋r计算通过电路截面的电荷量例题2.一个电阻为r 、边长为L 的正方形线圈abcd 共N 匝，线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO ′以如右图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R .(1)说明此刻线圈感应电流的方向．(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？(3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？(5)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R 的电量是多少？ (6)图中电流表和电压表的示数各是多少？变式训练变式训练1：如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r ＝1.0 Ω，外接R ＝9.0 Ω的电阻．闭合开关S ，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e ＝102sin10πt (V)，则( )A ．该交变电流的频率为10 HzB ．该电动势的有效值为10 2 VC ．外接电阻R 所消耗的电功率为10 WD ．电路中理想交流电流表Ⓐ的示数为1.0 A变式训练2．如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流通过两个完全相同的电阻，则经过 1 min 的时间，两电阻消耗的电功之比W 甲∶W 乙为( )5A ．1∶ 2B ．1∶2C ．1∶3D ．1∶6特色一角：思想方法：交流电有效值的求法方法一、 利用I ＝I m2、U ＝U m 2、E ＝E m2三个公式计算．只适用于正(余)弦式交流电． 方法二、 利用有效值的定义计算(非正弦式交流电)．在计算有效值时“相同时间”应取一个周期或周期的整数倍．方法三、 利用能量关系求解．当有电能和其他形式的能转化时，可利用能量守恒定律来求有效值．例题3.通过一阻值R ＝100 Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1 s ．电阻两端电压的有效值为( )A ．12 VB ．410 VC ．15 VD ．8 5 V例题3变式训练1：先后用如图甲、乙所示的电流通过丙图中的电阻R ，则电流表的示数分别为多少？变式训练2.如图所示，N 匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕轴OO ′匀速转动，线框面积为S ，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R 、理想电流表和二极管D .二极管D 具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大．下列说法正确的是( )A ．图示位置电流表的示数为0B ．R 两端电压的有效值U ＝ω2NBSC ．一个周期内通过R 的电荷量q ＝2BS /RD ．交流电流表的示数I ＝ω2R NBS变式训练2 1题效果检测1.如图所示，矩形线圈边长为ab＝20 cm，bc＝10 cm，匝数N＝100匝，磁场的磁感应强度B＝0.01 T．当线圈以n＝50 r/s的转速从图示位置开始逆时针匀速转动时，求：(1)线圈中交变电动势瞬时值表达式．(2)从线圈开始转动起，经0.01 s时感应电动势的瞬时值．2．(多选)如图所示，先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电．第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若图甲、乙中的U0、T所表示的电压、周期值是相等的，则以下说法正确的是( )A．第一次灯泡两端的电压有效值是22U0B．第二次灯泡两端的电压有效值是32U0C．第一次和第二次灯泡的电功率之比是2∶9D．第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶5能力提升3．(多选)如图甲所示，将阻值为R＝5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小．对此，下列说法正确的是( )A．电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u＝2.5sin(200πt) VB．电阻R消耗的电功率为1.25 WC．如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1 AD．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为124．如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n＝100匝，总电阻r＝1.0 Ω，所围成矩形的面积S＝0.040 m2，小灯泡的电阻R＝9.0 Ω，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的磁感应电动势瞬时值的表达式为e＝nB m S2πTcos2πTt，其中B m为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：(1)线圈中产生感应电动势的最大值 (2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感应强度变化的0～T4时间内，通过小灯泡的电荷量．6。

交流电的产生一、交流电的产生1、交流电：大小和方向都随时间作周期性变化的电流或电压称为交流电。

2、交流电的产生：线圈在匀强磁场中，绕垂直磁场的轴匀速转动时，线圈abcd 中就产生按正弦规律变化的感应电动势，闭合电路中就产生了按正弦规律变化的感应电流。

如图所示。

为更方便说明问题，把图1改画为图2，图2的位置3正与图1所示的位置相对应，根据切割磁感线产生感应电动势的规律，利用右手定则定性判断感应电流的大小，方向随线圈转动而变化的具体情况，以分析1、2、3位置为主。

注意分析过程应指出：中性面：线圈在位置1即线框平面与磁感强度方向垂直时，磁通量最大，但导线ab ，cd 的速度方向与磁感应强度B 方向平行而不切割磁感线，因此不产生感应电动势，故称之为中性面；可见，在此位置虽然磁通量最大，但磁通量的变化率为零。

最大磁通量应为21L BL BS m ==φ，而跟线圈的匝数没有关系。

线框平面与B 平行时，ab,cd 边速度方向与B 垂直，因而产生感应电动势最大，线圈在此位置的磁通量虽然为零，但穿过线圈的磁通量的变化率最大，最大值为ωωφ21L BL BS tm ==∆∆，由于线圈有N 匝，相当于有N 个电源相串联，所以产生的最大感应电动势为ωωφ21L NBL NBS t NE m m ==∆∆= 线框每转一周，感应电流便为一次周期的性的变化，电流方向变化两次。

3、正弦交流电的产生：线圈在匀强磁场中，绕垂直磁感强度的轴ＯＯ′匀速转动时，产生的交流电为正弦交流电，即电动势，电流大小，方向按正弦规律变化。

若图1所示线框ab=L ,bc=l ,ＯＯ′过cb, da 中间，线框以角速度ω匀速转动。

线框从与中性面重合时ad 位置开始计时，经过ts ，转至a ′d ′位置夹角α＝ω t ，速V 与B 不垂直，将其分解为⊥V 、||V 两个分速度，切割磁感线的分速度为,⊥V t l V V ωωαsin 21sin ==⊥， 则，t l BL ωωεsin 212⋅=，即t BLl ωωεsin =，ωBLl 均为不变的量，ε将按t ωsin 的规律变化。

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交流电的产生、描述
及规律
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第8讲 交流电的产生、描述及规律
一、交变电流
1．定义：大小和方向随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流．
说明：方向随时间周期性变化是交变电流的最重要的特征．如图1中A 、B 、C 均为交变电流，而D 就不是交变电流，因为
D 中电流方向不随时间改变．
图1
2．正弦式电流
（1）定义：随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流．
说明：①在我国生产及生活中使用的交变电流都是正弦式电流，但并非只有按正弦规律变化的电
流才叫交变电流．
②正弦式交变电流的图象是正弦曲线，如图1（c ）所示．
3．正弦式电流产生：
（1）当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴做匀速转动时，线圈中就产生正弦式电流
（2）中性面 a 定义：与磁感线垂直的平面叫做中性面．
b 中性面特点：（1）穿过线圈的磁通量Φ最大；
（2）磁通量的变化率（t
ΦΔΔ＝0）最小； （3）电动势e 及电流I 均为零；
（4）线圈经此位置电流方向发生改变．
4．正弦式电流的规律：如图2（a ）所示，假定线圈从跟磁感线垂直的平面（也叫中性面）开始转动，则产生的交变 电动势瞬时值的表达式为e ＝E m sin ωt ；
电流的瞬时值表达式为i ＝I m sin ωt ；
电压瞬时值表达式为u ＝U m sin ωt
．
图2。

交流电的产生与描述考点5交流电考点5.1交变电流的产生和描述1.接头处电流定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流.2.交变电流的产生(1)线圈拖旋转轴磁场方向的轴匀速转动.(2)两个特定边线的特点：δφ①线圈平面与中性面重合时，s⊥b，φ最小，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将出现发生改变.δtδφ②线圈平面与中性面横向时，s∥b，φ＝0，最小，e最小，i最小，电流方向不发生改变.δt(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次.(4)交变电动势的最大值em＝nbsω.3.接头处电流的变化规律(线圈在中性面边线已经开始计时)规律函数表达式物理量磁通量φ＝φmcosωt＝bscosωt电动势e＝emsinωt＝nbsωsinωt电压u＝umsinωt＝remsinωtr＋r图象电流1.i＝imsinωt＝emsinωtr＋r关于线圈在坯强磁场中旋转产生的接头处电流，下列说法中正确的是(c)-1-a．线圈每经过中性面一次，感应电流方向改变一次，感应电动势方向不变b．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次c．线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应器电动势方向都必须发生改变一次d．线圈旋转一周，感应电流和感应器电动势方向都必须发生改变一次2.(多选)如图所示为交流发电机示意图，线圈的ab边连在金属滑环k上，cd边连在滑环l上，导体制作的两个电刷e、f分别甩在两个滑环上，线圈在旋转时可以通过滑环和电刷维持与外电路的相连接.关于其工作原理，以下分析恰当的就是(ac)a.当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大b.当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大c.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小d.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小3.如图所示为模拟接头处电流产生的装置图，关于这个实验，恰当的观点就是()a．线圈每转动一周，指针左右摆动两次b．图示位置为中性面，线圈中无感应电流c．图示位置ab边的感应电流方向为a→bd．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零4.如图所示，面积均为s的线圈均绕其对称轴或中心轴在坯强磁场b中以角速度ω匀速转动，能够产生正弦接头处电动势e＝bsωsinωt的图就是(a)-2-5.交流发电机在工作时电动势为e＝emsinωt，若将发电机的角速度提升一倍，同时将线框所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为(c)ωtωta．e′＝emsinb．e′＝2emsin22emc．e′＝emsin2ωtd．e′＝sin2ωt26.(多选)一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中产生的感应器电动势e随时间t的变化规律例如图5-1-16右图，则以下观点中恰当的就是(bcd)a．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零b．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零c．线圈平面从与磁场方向平行的时刻开始计时d．每当感应器电动势e转换方向时，沿着线圈的磁通量的绝对值都最小7.(多选)线圈在匀强磁场中转动产生电动势e＝10sin20πtv，则下列说法正确的是(ab)a．t＝0时，线圈平面坐落于中性面b．t＝0时，沿着线圈的磁通量最小c．t＝0时，导线研磨磁感线的有效率速率最小d．t＝0.4s时，e存有最大值为102v8.(多选)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极n、s间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴oo′沿逆时针方向匀速转动，从图甲所而立边线已经开始计时，产生的接头处电流随其时间变化的图象例如图乙右图.以下推论恰当的就是(ac)-3-a．电流表的示数为10ab．线圈旋转的角速度为50πrad/sc．t＝0.01s时，线圈平面与磁场方向平行d．t＝0.02s时，电阻r中电流的方向自右向左9.（多选）一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随其时间变化的图象例如图5-1-11右图，则以下观点中恰当的就是(ad)a．t＝0.01s时刻φ的变化率达最大b．t＝0.02s时刻感应电动势达到最大c．t＝0.03s时刻感应电动势为零d．每当φ转换方向时，线圈中的感应器电动势都为最小10.(多选)如图甲所示，一个矩形线框abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线框内磁通量φ随其时间t变化的情况例如图乙右图，则以下观点中恰当的就是(bc)a．t1时刻线框中的感应电动势最大b．t2时刻ad的运动方向与磁场方向垂直c．t3时刻线框平面与中性面重合d．t4、t5时刻线框中感应电流的方向相同11.一滑动矩形线圈abcd拖旋转轴磁感线的紧固轴oo′匀速转动，线圈平面坐落于例如图甲右图的匀强磁场中．通过线圈内的磁通量φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确-4-的是(b)a．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最小b．t1、t3时刻线圈中感应电流方向发生改变c．t2、t4时刻线圈中磁通量最小d．t2、t4时刻线圈中感应器电动势最轻12.矩形线圈在磁场中匀速转动时，产生的感应当电动势最大值为50v，那么该线圈由图右图边线抬起30°，线圈中的感应器电动势大小为(b)a．50vc．25vb．253vd．10v13.有一个10匝正方形线框，边长为20cm，线框总电阻为1ω，线框绕oo′轴以10πrad/s的角速度匀速转动，如图所示，旋转轴线框平面向里的坯强磁场的磁感应强度为0.5t．问：(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式．【答案】(1)6.28v6.28a(2)5.44v(3)e＝6.28sin10πt(v)-5-。

交流电的产生原理
1 交流电的产生原理
交流电是一种由特定频率的交流电压引起的电流，主要是由发电机、电动机和变压器等电气设备产生的，是电气设备更为发展的产物。

发电机是交流电产生的主要设备，它的原理是利用发动机或者其
他能源，一组相互垂直的磁力线通过励磁和匝数来改变电流的方向，
从而产生有规律的电压变化，及正弦波所形成的交流电。

运行于电动机和变压器输出的交流电也是经过变压器的变压来维
持的，也就是说，变压器的原理一般都是利用了四相电动机的原理，
即两个相偏转的磁势将能量转移到另一侧的线圈，从而实现交流电的
变压作用。

综上所述，交流电的产生最终还是发电机、电动机和变压器三者
的综合效应，发电机通过发动机或其他能源产生规律的正弦波，电动
机和变压器则能实现电流的输出和变压作用，使得电流有着规律的正
反转，从而产生交流电。