交变电流电感电容对交变电流的作用

t t2 t4 Em 0 t1 t3 e 交变电流 电感电容对交变电流的作用 学习目标 1 理解交变电流的产生原理及变化规律 2 理解描述交变电流几个物理量以及它们之间的关系 3 理解电感 电容器对交变电流有阻碍作用的原因 自主学习 一 交变电流的产生 1 什么是中性面 2 当线圈处于中性面时 穿过线圈的磁通量 感应电流为 而当线圈 垂直于中性面时 穿过线圈的磁通量为 感应电流 3 线圈每转动一周 电流方向改变 次 电流方向改变时 线圈处于什么位置 我 国日常生活中使用的交变电流一秒中电流方向改变 次 二 交变电流的描述 1 写出正弦式交变电流电动势的最大值 瞬时值 有效值以及平均值表达式 2 对于正弦式交变电流其有效值与最大值得关系是 是不是对一切交变电 流都是如此 3 在我们经常遇到的问题中 那些地方应用有效值 那些地方应用最大值 那些地方应用 平均值 三 电感 电容 1 试分析电感电容器对交变电流有阻碍作用的原因 感抗与容抗与那些因素有关 有什 么关系 2 扼流圈分为低频扼流圈 和高频扼流圈 那低频扼流圈的作用是 高频扼流圈的作用是 典型例题 例 1 一矩形线圈 绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动 线圈 中的感应电动势 e 随时间 t 的变化如图所示 下列说法中正确的是 a b c d O O R B t 4 2 0 0 01 3 2 0 02 0 030 04 i A A t1时刻通过线圈的磁通量为零 B t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 C t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 D 每当 e 改变方向时 通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 例 2 如图表示一交变电流的电流随时间而变化的图象 此交变 电流的有效值 A 5 2 A B 5A C 3 5 2 A D 3 5A 例 3 如图 矩形线圈面积为 s 匝数为 N 线圈电阻为 r 在磁感强度为 B 的匀强磁场中 绕 OO 轴以角速度 匀速转动 外电路电阻为 R 求 写出线圈在转动中产生的电动势的最大值表达式 如果线圈从图示位置开始计时 写出电动势的瞬时表达式 当线圈由图示位置转过 900的过程中 电阻 R 上所产生的热量 当线圈由图示位置转过 900的过程中 通过电阻 R 的电荷量 针对训练 1 交流发电机在工作时电动势为 e Emsin t 若将发电机的转速提高一倍 同时将电枢 所围面积减少一半 其它条件不变 则电动势为 A e Emsin t 2 B e 2Emsin t 2 C e Emsin2 t D e Em 2sin2 t 2 一电热器接在 10v 的电源上 产生的热功率为 P 把它改接到另一正弦交变电路中 要 t S i A 0 2 0 2 2 0 4 0 6 t s0 10 2 0 3 10 10 0 0 4 i A a E 1 E 2 12 A B C b c S a bc d O O R B V 使产生的热功率为原来的一半 如果忽略电阻值随温度的变化 则该交变电流的电压的最 大值为等于 A 5v B 14v C 7 1v D 10v 3 如图是一个正弦交变电流的 i t 图象 根据这一图象 该交流电的 瞬时值表达式为 A 它的有效值为 A 4 如图所示 A B C 为三个相同的灯泡 a b c 为与之串联的三个元件 E1为直流电源 E2为交流电源 当开关 S 接 1 时 A B 两灯均正 常发光 C 灯不亮 S 接 2 时 A 灯仍正常发光 B 灯变暗 C 灯正 常发光 由此可知 a 元件应是 b 元件应是 c 元件 应是 5 一个面积为 S 的矩形线圈在匀强磁场中以某一边为轴做 匀速转动 磁场方向与轴垂直 线圈中感应电动势 e 与时间 t 的关系如图所示 则磁感应强度 B 在 t T 12 时刻 线圈平面与磁感线的夹角等于 6 如图所示 表示一交流电的电流随时间的变化图象 其中电 流正值为正弦曲线的正半周 则该交流电的有效值为多少 7 如图所示 一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动 线圈匝数 N 100 线圈电阻 r 3 ab cd 0 5m bc ad 0 4m 磁感应强度 B 0 5T 电阻 R 311 当线圈以 n 300r min 的转速匀速转动时 求 感应电动势的最大值 t 0 时刻 线圈在图示位置 写出此交变电流电动势的瞬时值表达 式 此电压表的示数是多少 U V A L O O a b c d t i t1 t2t3 t4 0 能力训练 1 如图甲中所示 一矩形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的 轴匀速转动 线圈所围面积的磁通量 随时间 t 变化的规律如图乙 所示 下列论述正确的是 A t1时刻线圈中感应电动势最大 B t2时刻导线 ad 的速度方向跟磁感线垂直 C t3时刻线圈平面与中性面重合 D t4 t5时刻线圈中感应电流方向相同 2 已知交变电流 i Imsin t 线圈从中性面开始转动 转动了多长时间 其瞬时值等于有效 值 A 2 B 2 C 4 D 2 3 如图 形金属导轨水平放置 导轨上跨接一金属棒 ab 与导轨构成闭合电路 并能在 导轨上自由滑动 在导轨左侧与 ab 平行放置的导 线 cd 中 通有如图所示的交变电流 规定电流方 向自 c 向 d 为正 则 ab 棒受到向左的安培力的时 间是 A 0 t1 B t1 t2 C t2 t3 D t3 t4 4 在如图所示电路图中 L 为电感线圈 R 为灯泡 电流表内阻为零 电压表内阻无穷大 交流电源的电压 u sin100 t V 若保持电压的有效值不变 只将电2220 源频率改为 100Hz 下列说法正确的是 A 电流表示数增大 B 电压表示数增大 C 灯泡变暗 D 灯泡变亮 5 如图所示 接在交流电源上的电灯泡正常发光 以下说法正 确的是 A 把电介质插入电容器 灯泡变亮 B 增大电容器两板间的距离 灯泡变亮 C 减少电容器两板间的正对面积 灯泡变暗 D 使交变电流频率减小 灯泡变暗 c ba d B 甲 t S 0 m t 1 m t4t 2 t 3 t5 乙 t 10 2S 10 2Wb 0 1 0 1 0 3 141 57 a bc d O O R B V 6 如图所示 有一闭合的正方形线圈 匝数 N 100 边长为 10cm 线圈总电阻为 10 线圈绕 OO 轴在 B 0 5T 的匀强磁场中转动 每分钟转 1500 转 则线圈平面从图示位置转 过 30 度时 感应电动势 的值是 V 7 一交流电压的瞬时值表达式为 U 15 sin100 t 将该交流电压加在一电阻上 产生的 电功率为 25W 那么这个电阻的阻值 8 有一交流电压的变化规律为 U 311 sin314t 若将辉光电压是 220V 的氖管接上此交流电 压 则在 1s 内氖管发光的时间为多少 9 一小型发电机内的矩形线圈在匀速磁场中以恒定的角 速度 绕垂直于磁场方向的固定轴转动 线圈匝数 n 100 穿过每匝的磁通量 随时间按正弦规律变化 如 图所示 发电机内阻 r 5 0 外电路电阻 R 95 已知 感应电动势的最大值 Em n m 其中 m为穿过每匝线 圈磁通量的最大值 求串联在外电路中的交流电流表 内 阻不计 的读数 10 如图所示 边长为 a 10cm 的正方形线圈绕垂直于磁感线的 OO 轴以 n 10r s 的转速匀速转动 磁场的磁感应强度 B 0 1T 线 圈的匝数 N 100 匝 电阻 r 1 线圈两端分别接在两 个固定于 OO 轴上且彼此绝缘的金属滑环上 外电路接有 R 9 的电阻 并 接有一只理想交流电压表 求 电压表的读数 若从线圈通过中性面开始计时 转过 900过程中 通过电阻 R 的电荷量 在 1min 内 作用在线圈上的外力所做的功是多少 答案 典型例题 例 1 D 例 2 B 例 3 Em NBS e NBS cos t Q R N2B2S2 4