高中物理 模块要点回眸 第14点 把握两个特殊位置理解交变电流的变化规律 教科版选修32.doc_第1页
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第14点把握两个特殊位置，理解交变电流的变化规律线圈绕垂直于匀强磁场且沿线圈平面的轴匀速转动时，会产生大小和方向都随时间做周期性变化的电流，称为交变电流交变电流最大值和方向的改变出现在两个特殊位置上，即中性面和垂直于中性面两个位置把握这两个位置，对理解交变电流的变化规律十分重要1中性面(1)如图1甲所示，线圈平面与磁感线垂直时的位置即为中性面位置线圈处于中性面位置时，穿过线圈的最大(2)如图乙所示，此时ab、cd边的速度方向与磁场方向平行，不切割磁感线，所以线圈中的感应电动势及感应电流均为零从中性面开始计时，感应电动势随时间的变化关系式为enbssin t，其图像如图丙所示(3)从中性面开始计时，线圈中磁通量随时间的变化关系式为bscos t，t图像如图丁所示，特别需要注意t0时刻，即线圈处于中性面位置时，穿过线圈的最大，但图像斜率为零(最小)，由法拉第电磁感应定律en得此时感应电动势为零图12中性面的垂面(1)如图2甲所示，线圈平面与磁感线平行时的位置即为中性面的垂面线圈处于垂直中性面位置时，穿过线圈的为零(2)如图乙所示，此时ab、cd边的速度方向与磁场方向垂直，切割磁感线有效速度最大，所以线圈中的感应电动势及感应电流均为最大值从垂直中性面开始计时，感应电动势随时间的变化关系式为enbscos t，其图像如图丙所示(3)从垂直中性面开始计时，线圈中磁通量随时间的变化关系式为 bssin t，t图像如图丁所示，特别需要注意t0时刻，即线圈处于垂直中性面位置时，穿过线圈的为零，但图像斜率最大，由法拉第电磁感应定律en得此时感应电动势最大图23两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时，sb，最大，0，e0，i0，电流方向将发生改变(2)线圈平面与中性面垂直时，sb，0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变对点例题如图3所示，一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴oo沿顺时针方向转动，引出线的两端分别与相互绝缘的两个半圆形铜环m和n相连m和n又通过固定的电刷p和q与电阻r相连在线圈转动过程中，通过电阻r的电流 ()图3a大小和方向都随时间做周期性变化b大小和方向都不随时间做周期性变化c大小不断变化，方向总是prqd大小不断变化，方向总是qrp解题指导半圆环交替接触电刷，从而使输出电流方向不变，这是一个直流发电机模型，由右手定则知，外电路中电流方向是prq.答案c如图4所示，矩形线圈abcd放在磁感应强度为b的匀强磁场中，线圈以相同的角速度分别绕oo、ad、ef、ab轴线匀速转动，线圈中产生的最大感应电动势分别为e1、e2、e3、e4，则下列判断正确的是()图4ae1e2，e3e4be1e2e3，e40ce1e2e3e4de1e4，e2e3答案b解析线圈以相同的角速度分别绕oo、ad、ef轴线匀速转动时，线圈中产生的最大感应电动势的大小均为embs，和转轴的位置没有关系；线圈绕ab
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