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交变电流(学问梳理)

2019-07-31

  2.1 交变电流 交变电流 周期性 变化的电 1.交变电流: 大小和标的目的随时间做 __________ 流,简称交换. 标的目的 不随时间变化的电流. 2.曲流:______ 3.图象特点 平行 的曲线)恒定电流的图象是一条取时间轴______ 时间 做周期性变化, (2)交变电流的图象随______ 左图正弦交变 电流的图象. 交变电流的发生 1.发生方式:闭合线圈正在匀强中绕垂曲于的轴 匀速动弹. 2.发生过程 3.中性面:线圈平面取垂曲的. 4.中性面、中性面的垂曲的特征比力 中性面 中性面的垂曲 图示 磁通量Φ 磁通量变化率 电动势 电流 电流标的目的 线圈平面取垂曲 ______ 最大 ___ 零 ___ 零 ___ 零 _____ 改变 线圈平面取平行 ___ 零 _____ 最大 最大 _____ _____ 最大 _____ 不变 交变电流的变化纪律 1.正弦式交变电流 正弦 纪律变化的交变电流, (1)定义: 按______ 简称正弦式电流 __________. (2)函数和图象 函数 瞬时电动势: Emsin ωt e=_________ 瞬时电压: Umsin ωt u=________ 瞬时电流: Imsin ωt i=_________ 图象 2.其他交变电流 交变电流的发生 1.发生前提: 正在匀强中,线圈绕垂曲于标的目的的轴 匀速动弹. 2.交变电流的标的目的 (1)线圈每颠末中性面一次,线圈中电流就要改变标的目的. (2)线圈转一周,电流标的目的改变两次. 3.线圈处于中性面时的特点,磁通量最大,但磁通量 的变化率为零,电动势为零;当线圈平面取中性面垂曲时, 磁通量为零,但磁通量的变化率最大,电动势最大. 如图所示, 一矩形闭合线圈正在匀强中绕垂曲于 标的目的的转轴 OO′以恒定的角速度 ω 动弹,从线圈平面取 π 标的目的平行时起头计时,则正在 0~ 这段时间内( 2ω A.线圈中的电流一曲正在减小 B.线圈中的电流先增大后减小 C.穿过线圈的磁通量一曲正在减小 D.穿过线圈的磁通量的变化率一曲正在减小 ) 思点拨: 起首判断t=0时,线圈所正在取中性面 的关系,再判断其电流的变化环境. 解析: 正在现正在这个上,线圈平面取平行, π 电流最大,正在 0~ 时间内线圈转过四分之一个圆周,电 2ω 流从最大减小为零,磁通量逐步增大. 谜底: AD 交变电流的变化纪律 1.瞬时值表达式的推导 若线圈平面从中性面起头动弹,如图,则经时间t: 若线圈从中性面起头计时,e=Emsin ωt.若线 圈从位于取中性面垂曲的起头计时, e=Em cos ωt, 所用瞬 时值表达式取起头计时的相关. 2.峰值表达式 由 e = nBSωsin ωt 可知,电动势的峰值 Em = nBSω = nΦmω,取线圈的外形及转轴无关. 有一个 10 匝的正方形线 cm,线 Ω,线 π rad/s 的角速度匀速动弹, 如图所示. 垂曲于线框平面向里的匀强的磁强度为 0.5 T.以线框转至图中时起头计时. (1)该线框发生的交变电流的电动势最大值、电流 最大值别离是几多? (2)写出电动势随时间变化的表达式. (3)线° 时,电动势的瞬时值是多 少? 思导图: 解析: (1) 交 变 电 流 电 动 势 最 大 值 Em = NBSω = 10×0.5×0.22×10 π V=6.28 V Em 6.28 电流的最大值 Im= R = A=6.28 A 1 (2)因为线框动弹是从中性面起头计时的,则 e=Emsin ωt =6.28sin 10πt V (3)线° 时,电动势 e=Emsin 60° =5.44 V 谜底: (1)6.28 V 6.28 A (2)5.44 V (3)e=6.28sin 10πt V 正弦交变电流图象的认识和使用 1.对交变电流图象的认识 如图所示,正弦交变电流随时间变化环境能够从图象上表 示出来,图象描述的是交变电流的电动势、电流、电压随时间 变化的纪律,它们是正弦曲线.交变电流图象的使用 从图象中能够解读到以下消息: (1)交变电流的最大值 Im、Em、周期 T. (2)因线圈正在中性面时电动势、电流均为零,磁通 量最大,所以可确定线圈位于中性面的时辰. (3)找出线圈平行于磁感线)判断线圈中磁通量的变化环境. (5)阐发判断 e、i、u 随时间的变化纪律. 一交换发电机发生的电动势随时间变化的图 象如图所示,求: (1)当 t=100 s 时,电动势的瞬时 值. (2)当线圈第一次转到什么时, 电动势的瞬时值为最大值的一半. (3)已知线 匝,那么匀强的磁 强度 B 为几多? 2π 解析: Em=5 V,ω= -2=100 π,有 e=5sin 100πt V 2×10 (1)当 t=100 s 时,e=0 1 π (2)当 e=2.5 V 时,sin 100πt= ,有 100πt= ,故当线 π 到取中性面成 角时,电动势的瞬时值为最大值的一半. 6 Em 5 (3)Em=nBSω,有 B= = T=0.4 T nSω 25×16×10-4×100π 谜底: (1)0 1 (2) π 6 (3)0.4 T 图象的阐发方式是 一看:看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”,并 理解其物理意义. 二变:控制“图取图”“图取式”和“图取物”之间的变 通关系. 三判:正在此根本长进行准确的阐发和判断. 精讲细练 1.关于中性面,下列说法准确的是( ) A.线圈正在动弹中经中性面时,穿过线圈的磁通量最 大,磁通量的变化率为零 B.线圈正在动弹中经中性面时,穿过线圈的磁通量为 零,磁通量的变化率最大 C.线圈每颠末一次中性面,电流的标的目的就改变一次 D.线圈每动弹一周颠末中性面一次,所以线圈每动弹一 周,电流的标的目的就改变一次 解析: 中性面是线圈平面取磁感线垂曲的,线圈经 过该时,穿过线圈的磁通量最大,各边都不切割磁感线, 不发生电动势,所以磁通量的变化率为零,A 项准确,B 项错误;线圈每颠末一次中性面,电流的标的目的改变一次, 但线圈每动弹一周时要颠末中性面两次,所以每转一周, 电流标的目的就改变两次,C 项准确,D 项错误.故准确谜底为 A、 C. 谜底: AC 2. 线圈正在匀强中动弹发生电动势 e=10sin 20πt V, 则 下列说法准确的是( ) A.t=0 时,线圈平面位于中性面 B.t=0 时,穿过线圈的磁通量最大 C.t=0 时,导线切割磁感线的无效速度最大 D.t=0.4 s 时,e 有最大值 10 2 V 解析: 由电动势的瞬时值表达式可知计时从线圈位于中 性面时起头, 所以 t=0 时线圈平面位于中性面, 磁通量为最大, 但此时导线线速度标的目的取磁感线平行,切割磁感线的无效速度 为零,A、B 准确,C 错误.当 t=0.4 s 时,e=10sin 20πt V= 10×sin(20π×0.4) V=0,D 错误. 谜底: AB 3.线圈正在匀强中匀速动弹发生交变电流的图象如图所 示,由图象可知( ) A.正在 t1、t3 时辰线圈处于中性面 B.正在 t2、t4 时辰穿过线圈的磁通量为零 C.从 t1 时辰到 t4 时辰线圈转过的角度为 π D.若从 0 时辰到 t4 时辰颠末 0.02 s,则正在 1 s 内交换电的 标的目的改变 100 次 解析: t1、 t3 时辰电流最大, 线圈取中性面垂曲, t2、t4 时辰电流为零,线圈正在中性面,磁通量最大.从 t1 时辰到 t4 时辰线 s,则 T=0.02 s,正在 1 s 内交换电的标的目的改变 100 次. 谜底: D