第一 交变电流的产生和描述.doc

第1讲 交变电流的产生和描述一、交变电流及其产生 描述交变电流的物理量1交变电流： 和 都随时间做周期性变化的电流即交变电流2正（余）弦式交流电：交变电流的产生有很多形式常见的正（余）弦式交变电流可由线圈在匀强磁场中绕 磁感应强度方向的轴转动产生若从中性面开始转动则产生 交变电流，从峰值面开始转动则产生 交变电流3中性面与峰值面：当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫做 其特点是：与磁场方向垂直，线圈每次经过该面感应电流方向均发生改变峰值面的特点是：磁通量为 ，但电动势 4描述交变电流的“四值”： 瞬时值： ，（从中性面开始计时）峰值： ， 平均值： ，有效值：根据电流的 定义。 ，（正、余弦交流电）5周期和频率： 周期， 频率， 转速 例1单匝矩形线圈abcd放在匀强磁场中，如图所示，ab=de=l1，ad=bc=l2，从图示位置起以角速度绕不同转轴做匀速转动，则（ ）A以OO为转轴时，感应电动势B以O1O1为转轴时，感应电动势C以OO为转轴时，感应电动势D以OO为转轴或以ab为转轴时，感应电动势例2 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，匀速转动的角速度为，线圈内电阻为r，外电路电阻为R当线圈由图中实线位置第一次匀速转动90到达虚线位置过程中，求：通过R的电荷量q为多少？R上产生电热QR为多少？外力做的功W为多少？二、 交变电流的图象1根据图象的意义，从图象的纵坐标轴上可以直接读出交变电流的 ，从图象的横坐标轴上可以直接读出交变电流的 ，从而可推导角速度及频率2周期与角速度、频率的关系是 。交变电流的频率与线圈的 相等。3图象本身则体现了函数关系，反映了交变电流的瞬时变化关系，故图线本身是书写交变电流瞬时表达式的依据。例3电阻为1的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴，在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图所示现把交流电加在电阻为9的电热丝上，下列判断正确的是（ ）A线圈转动的角速度100 rad/s B在t0.01s时刻，穿过线圈的磁通量最大C电热丝两端的电压D电热丝此时的发热功率P1800 W1、矩形金属线圈共10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图2所示.下列说法中正确的是（ ）e/Vt/sO1-10.10.20.3A.此交流电的频率为0.2Hz B.此交流电动势的有效值为1VC.t=0.1s时，线圈平面与磁场方向平行D.线圈在转动过程中穿过线圈的最大磁通量为Wb2如图所示，一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，转动过程线框中产生的感应电动势的瞬时值为e=0.5sin20t(V)，由该表达式可推知以下哪些物理量？ A匀强磁场的磁感应强度 B线框的面积 C穿过线框的磁通量的最大值 D线框转动的角速度3如图甲，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动，t=0时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿abcda为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是图乙中的哪一个？（ ）4一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为.关于这个交变电流,下列说法中正确的是( )A.交变电流的频率为100HzB.电动势的有效值为220VC.电动势的峰值约为311VD.t=0时,线圈平面与中性面垂直5电阻R1、R2交流电源按照图甲所示方式连接，R110 ，R220 合上开关后S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图1乙所示则( )A通过R1的电流的有效值是1.2 A BR1两端的电压有效值是6 V C通过R2的电流的有效值是A DR2两端的电压有效值是V6.把一只电热器接到100V的直流电源上时，在时间t内能产生热量Q，若将它接到u=100sint（V）的交流电源上，仍要产生热量Q，则所需的时间为 ( ) A.t B.2t C.t D.4t7如图所示为电热毯电路示意图，交流电压u =311sinl00t(v)，当开关S接通时电热丝的电功率为P0；下列说法正确的是（ ）A开关接通时，交流电压表的读数为220V B开关接通时，交流电压表的读数为311VC.开关断开时，交流电压表的读数为311V，电热丝功率为P0/2D开关断开时，交流电压表的读数为156V，电热丝功率为P0/28如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时（ ）A线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是abcdabcdBD线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力9处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直在t0时刻，线圈平面与纸面重合（如图），线圈的cd边离开纸面向外运动若规定由abcda方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是（ ） A B C D10如图所示，交流发电机线圈的面积为 0.05m2，共100匝，在磁感应强度为T的匀强磁场中，以rad/s的角速度匀速转动，电阻R1和R2的阻值均为50，线圈的内阻忽略不计，若从图示位置开始计时，则（ ） A线圈中的电动势为e50sin10t V B电压表的示数为V C电流表的示数为A DR1上消耗的电功率为 50 WabcdBOO/abB(c)(d)45abi/At/rad222320At/radi/A22（1）=12.5 rad/s (2)Q=5.71O-2 C 要通过电压及电流的有效值计算回路总电阻9（1）（2）滑片触头移至最上端时R2功率最大10（1） PR=0.06w （2）W安 = 3.8 J 2320Bt/rad2i/A22230Ci/At/rad222320D11如图a所示，一矩形线圈abcd放置在匀 强磁场 中，并绕过ab、cd中点的轴OO以角速度逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角时（如图b）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是（ ）12如图所示，边长为L的正方形线圈abcd 其匝数为n总电阻为r外电路的 电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO/ 恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度绕OO/轴匀速转动，则以下判断中正确的是（ ）A闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e = nBL2sintB在t = 时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，但此时磁通量随时间变化最快C从t =0 时刻到t = 时刻，电阻R上产生的热量为D从t =0 时刻到t = 时刻，通过R的电荷量q = 13为某型号电热毯的电路图，将电热丝接在u156sin120t V的电源上，电热毯被加热到一定温度后，由于P的作用使输入的正弦交流电仅有半个周期能够通过，即电压变为图b所示波形，从而进入保温状态.则此时交流电压表（ ）A. 测量的是电压的最大值,读数是156V B测量的是电压的有效值,读数是110V C测量的是电压的有效值,读数是78 V D测量的是电压的有效值,读数是55 V14如图所示,一台模型发电机的电枢是矩形导线框abcd，其ab和cd边长为L1=0.4m，ad和bc边长L2=0.2m，匝数为n=100，它在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中绕通过线框对称中心线，且垂直于磁场方向的轴OO匀速转动，当开关S断开时,电压表的示数为V开关S闭合时，外电路上标有“10 V、10W”的灯泡恰好正常发光求（1）导线框abcd在磁场中转动的角速度?（2）S闭合后,当导线框从图示位置转过=600过程中通过灯泡的电荷量（计算结果保留二位有效数字）（1）=12.5 rad/s (2)Q=5.71O-2 C 要通过电压及电流的有效值计算回路总电阻15如图所示，两根不计电阻的倾斜平行导轨与水平面的夹角=37o ，底端接电阻R=1.5.金属棒a b的质量为m=0.2kg.电阻r=0.5，垂直搁在导轨上由静止开始下滑，金属棒a b与导轨间的动摩擦因数为=0.25，虚线为一曲线方程y=0.8sin(x)m与x轴所围空间区域存在着匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，方向垂直于导轨平面向上（取g=10m/s2,sin37o=0.6,cos37o=0.8）.求：（1）.当金属棒a b下滑的速度为m/s 时，电阻R的电功率是多少？（2）当金属棒a b运动到Xo=6 m处时，电路中的瞬时电功率为0.8w，在这一过程中，安培力对金属棒a b做了多少功？（1） PR=0.06w （2）W安 = 3.8 J 16、如图所示，真空中相距d5cm的两块平行金属板A、B与电源连接（图中未画出），其中B板接地（电势为零），A板电势变化的规律如图所示将一个质量kg，电量q+1.610-19 C的带电粒子从紧临B板处释放，不计重力求（1）在t0时刻释放该带电粒子，释放瞬间粒子加速度的大小；（2）若A板电势变化周期T1.010-5 s，在t0时将带电粒子从紧临B板处无初速释放，粒子达到A板时动量的大小；（3）A板电势变化频率多大时，在到时间