第32课交变电流的产生与描述

1、.第32课 交变电流的产生与描绘1交变电流的产生原理和变化规律a根据EBLv推导正弦式交变电流函数表达式eNBSsin t1经典题，10分图a是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的OO轴转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图b是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度逆时针转动。只考虑单匝线圈图a图b图c线圈平面处于中性面位置

2、时开场计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开场计时，如图c所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式。答案：e1BL1L2sin t8分e2BL1L2sint02分解析：矩形线圈abcd转动过程中，只有ab和cd切割磁感线，设ab和cd的速度为v，那么v2分在t时刻，导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为E1BL1v2分由图可知vvsin t2分那么整个线圈的感应电动势为e12E1BL1L2sin t2分当线圈由题图c位置开场运动时，在t时刻整个线圈的感应电动势为e2BL1L2sint02分b正弦式交变电流峰值EmNBS、

3、有效值E及电荷量qIt的计算2经典题，4分如下图，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的程度匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动，线框中感应电流的有效值I_。线框从中性面开场转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q_。答案： 2分2分 解析：电动势的最大值EmBS，电动势的有效值E，电流的有效值I。通过导线横截面的电荷量为qIt，又I，线框从中性面开场转过的过程中，BS，那么q。c根据电流热效应计算非正弦式交变电流的有效值32019海南单科，3分通过一阻值R100 的电阻的交变电流如下图，其周期为1 s。电阻两端电压的有效值为A12 V

4、 B4 V C15 V D8 V答案：B解析：由有效值定义可得IRt1IRt2T，代入数据解得U4 V，故A项、C项、D项均错误，B项正确。d根据线框的位置分析、u、i、P等物理量42019房山区二模，6分如下图，矩形线框置于磁场中，该磁场可视为匀强磁场。线框通过导线与电阻构成闭合电路，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴逆时针匀速转动，以下说法正确的选项是A线框通过图中位置瞬间，线框中的电流方向由A到BB线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大C线框通过图中位置瞬间，通过电阻的电流瞬时值最大D假设使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电阻的电流有效值变为原来的倍答案：C解析：AB和CD边切割磁

5、感线产生电流，根据右手定那么可知电流方向由B到A，故A项错误。线框通过题图中位置瞬间，穿过线框的磁通量为零，感应电动势最大，所以感应电流也最大，通过电阻的电流瞬时值最大，故B项错误，C项正确。根据ENBS可知，增大一倍，E也增大一倍，根据I可知，通过电阻的电流有效值也增大一倍，故D项错误。5多项选择2019改编，6分在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 ，那么At0时，线圈平面平行于磁感线2019天津理综Bt1 s时，线圈中的电流改变方向2019天津理综Ct1.5 s时，线圈中的感应电动势最大

6、2019天津理综D线圈中产生的感应电动势瞬时值表达式为e4cos tVE一个周期内，线圈产生的热量为82 J2019天津理综答案：ADE解析：t0时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故A项正确。每经过一次中性面线圈平面垂直于磁感线，磁通量有最大值，电流的方向改变一次，t1 s时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故B项错误。t1.5 s时，磁通量有最大值，但磁通量的变化率为零，根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零，故C项错误。由题图可知线圈从垂直中性面开场计时，感应电动势瞬时值表达式为eEmcos t，其中，感应电动势最大值Em NBSNm4 V，那么感应电动势瞬时值表达式为e4

7、cos tV，故D项正确。感应电动势有效值E2 V，一个周期内，线圈产生的热量为QT82 J，故E项正确。6多项选择2019改编，6分一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图a所示。发电机线圈内阻为5.0 ，外接一只电阻为95.0 的灯泡，如图b所示，那么图a图bA电压表V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 JE任意时刻穿过线圈的磁通量为cos 100t Wb答案：DE解析：电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由图像知电动势的最大值Em220 V，有效值E220 V，灯泡两端电压U209

8、V，故A项错误。由图像知T0.02 s，一个周期内电流方向改变两次，可知1 s内电流方向改变100次，故B项错误。灯泡的实际功率P W459.8 W，故C项错误。电流的有效值I2.2 A，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为QrI2rt2.2251 J24.2 J，故D项正确。由图像知从中性面开场计时，t时间内转过的角度为t，那么线圈平面与磁场方向夹角为t，因此有任意时刻NBSsinNBScos tNBScost，根据EmNBSNBS220 V可得NBSWb，所以任意时刻的磁通量cos 100t Wb，故E项正确。7多项选择2019山东理综，6分图a是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场

9、可视为程度方向的匀强磁场， 为交流电流表。线圈绕垂直于磁场方向的程度轴OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开场计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图b所示，以下判断正确的选项是图a图bA电流表的示数为10 AB线圈转动的角速度为50 rad/sC0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左答案：AC解析：由题图b可知交变电流的最大值是Im10 A，那么有效值为I10 A；由于电流表的示数为有效值，故示数I10 A，故A项正确。由题图b知，交变电流的周期为0.02 s，角速度100 rad/s，故B项错误。0.01 s时线圈中的感应电流到达最大，感应电动势最大

10、，那么穿过线圈的磁通量变化最快，磁通量为0，故线圈平面与磁场方向平行，故C项正确。由于在0.02s时线框的AB边向下运动，根据右手定那么可知通过电阻R电流方向自左向右，故D项错误。e电感“阻高频、通低频，电容器“阻低频、通高频8多项选择2019海南单科，5分如下图，电阻R、电容C和电感L并联后，接入输出电压有效值恒定、频率可调的交流电源。当电路中交流电的频率为f时，通过R、C和L的电流有效值恰好相等。假设将频率降低为f，分别用I1、I2和I3表示此时通过R、C和L的电流有效值，那么AI1I3 BI1I2 CI3I2 DI2I3答案：BC解析：根据电路图可知，电阻R、电容C和电感L并联接入电路，故