高中物理2 2交变电流描述课件粤教版选修

第二节 交变电流的描述知识点1 正弦式交变电流的图象1．正弦式交变电流的图象：图2－2－1要能从图象中确定峰值Em、Im、Um，并且知道周期T

与角速度ω间的公式T＝2π/ω.2．正弦式交变电流的图象与线圈在磁场中转动过程的对应关系：图2－2－2要能从图2－2－2

所示的线圈在磁场中转动过程与所产生的正弦式交变电流的图象关系中熟练地掌握其中的规律，并且能够解决相关的问题．知识点2 用函数表达式描述交变电流1．从中性面开始计时的瞬时值表达式：

e＝Emsin

ωt，i＝Imsin

ωt，u＝Umsin

ωt.

2．峰值计算式：Em＝NBSω，Im＝NBSω/R.3．从中性面开始计时的交变电流的图象，如图2－2－3

所示．ΔΦΔtm)

、m4．正弦式交变电流的

E

、(Φm

的比较：图2－2－3(1)区别：Em

为电动势的最大值，Em

＝NBSω＝

NΦmω.Φm为穿过线圈的最大磁通量，即线圈平面转到中性面位置时的磁Δt通量.Φm＝BS.

ΔΦ

为磁通量的变化率，在线圈转动一周的过程Δt中，在线圈平面转到中性面位置时ΔΦ

＝0；在线圈平面转到与Δtm磁感线平行时达最大值ΔΦ

)

.(m(2)联系：线圈在中性面时，Φ＝Φ

，e＝0，

ΔtΔΦ＝0.线圈平面与磁感线平行时，Φ＝0，e＝

Em,ΔΦΔt

ΔtmΔΦ＝

.Φ的变化与e的变化是此消彼长的关系，一个变大则另一个变小．eΔΦ与Δt

的ΔΦ关系是e＝N

Δt

，故两者的变化是同步的．5．正弦式交变电流在一个周期内的变化规律(1)峰值出现的位置分别是：Em、Im、Um

出现在线圈与磁感线平行的位置，Φm

出现在中性面位置；零值出现的位置分别是：e＝0、i＝0、u＝0

出现在中性面位置，Φ＝0

出现在线圈与磁感线平行的位置．(2)在一个周期内e、i、u、Φ的变化规律：e、i、u的变化是同步的；Φ的变化与e、i、u

的变化间的关系是此消彼长的．【例题】闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中产生的交变电流的瞬时值表达式为i＝Imsin

ωt.保持其他条件不变，使线圈的匝数及转速都增加1

倍，则电流的变化规律为(

)A．i＝2Imsin

2ωtC．i＝2ImsinωtB．i＝4Imsin2ωtD．i＝4Imsin

ωt解析：线圈的匝数及转速都增加1

倍，电动势Em＝NBSω的最大值增加到4

倍，线圈的匝数增加1

倍，导线的电阻也增加1倍，故最大电流只增加到原来的2

倍，线圈中产生的交变电流的瞬时值表达式为i＝2Imsin

2ωt.答案：A1．如图2－2－4

所示，一矩形线圈ab

边长为L1，ad

边长为L2，在磁感应强度为B

的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω从图示位置开始匀速转动，则t

时刻线圈中的感应电动势为(C

)图2－2－4A．0.5BL1L2ωsin

ωtB．0.5BL1L2ωcos

ωtC．BL1L2ωsin

ωtD．BL1L2ωcos

ωt题型1结合图象分析【例题】某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图

2－2－5

所示，如果其他条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期变为(

)图2－2－5A．400

V、0.02sB．200

V、0.02

sC．400

V、0.08

sD．200

V、0.08s解析：交流电动势的最大值Em＝NBSω，周期T＝2π/ω，转速加倍，最大值加倍，周期减半．答案：B1．(2011

年中山三模)一矩形线圈位于一个方向垂直线圈平面向里的磁场中，如图

2－2－6

甲所示；磁感应强度

B

随

t

的变化规律如图乙所示．以

i

表示线圈中的感应电流，以图甲线圈上箭头所示方向的电流为正，则以下的

i－t

图中正确的是( )图2－2－6答案：A题型2函数表达式的应用【例题】如图2－2－7

所示，边长为L

的正方形线圈abcd的匝数为n，线圈电阻为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上，磁感应强度为B，现在线圈以OO′为轴，以角速度ω匀速转动，求：闭合电路中电流瞬时值的表达式．在线圈转过90°的过程中通过R的电荷量．电阻R上的最大电压．mI

＝m流过R的电流表达式为：i＝I

sinωt＝解析：(1)线圈转动时，总有一条边切割磁感线，且ac

边和

bd边转动的线速度大小相等，当线框平行于磁场时，产生的感应电动势最大，为：图2－2－7由闭合电路欧姆定律可知nBL2ω2(

R＋r)，当以图示为计时起点时，nBL2ω2(

R＋r)sin

ωtm12E

＝nBSω＝2nBL

ω(2)在转过90°的过程中感应电动势的平均值为：E

＝

ΔΦn

Δt

＝2

1nBL2

π2ω＝2nBL

ωπE流过R

的平均电流I

＝R＋＝nBL2ωr

π(R＋r)所以流过R

的电量q＝

I

4＝T

nBL2ωππ(R＋r)2ω＝nBL22(R＋r)R＝(3)由部分电阻欧姆定律可知电阻R

上的最大电压m

mU

＝I

R＝2

2nBL

ω nBL

ωR2(R＋r)2(R＋r)

.(2)q＝答案：(1)i＝

nBL2ω

sin

ωtnBL22(R＋r)2(R＋r)2nBL

ωR2(R＋r)m（3）U

=2．如图2－2－8

所示，100

匝的线框abcd

在图示磁场(匀强磁场)中匀速转动，角速度为ω

，其电动势的瞬时值为e＝100cos100πt

V，那么：感应电动势的最大值为多少？穿过线框的最大磁通量为多少？当从图示位置转过60°角时线圈中的感应电动势为多少？此时穿过线圈的磁通量的变化率为多少？图2－2－8解：(1)由电动势的瞬时值表达式得感应电动势的最大值：Em＝100

V根据Em＝NBSω＝NΦmω得(2)当从图示位置转过6