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高二物理交变电流的产生和变化规律典型例题解析

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交变电流的产生和变化规律·典型例题解析 【 例 1】一个矩形线圈 abcd,已知 ab 为 L1,ad 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 18- 1 中位置开始 ) 匀速转动, 则线圈 中感应电动势的大小为: [] 1 A. 2 BL 1L 2 ωsinωt 1 B. 2 BL 1L 2 ωcosωt C. BL1L2ω sin ω t D. BL1L2ω cos ω t 解答 :应选 C. 点拨 :感生电动势的最大值为 Em= BL1L2ω ,线圈从中性面开始转动. 【 例 2】一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀 速转动.在转动过程中,线圈中的最大磁通量为 m,最大感生电动势 为 Em,下列说法正确的是 [] A.当磁通量为零时,感应电动势也为零 B.当磁通量减小时,感应电动势在增大 C.当磁通量等于 0.5 m 时,感应电动势等于 0.5Em D.角速度 ω= E m / m 解答 :应选 B、 D. 点拨 :因为 E m =BSω= mω ,所以 ω=E m / m;而当 e=E msinω t 时, = mcosωt;因此磁通量减小时感应电动势在增大,它们不会同 时等于其最大值的 0.5 倍. 【 例 3】 10 匝线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电动势 e= 10 2sin20π t伏.求① t= 0时,线圈内磁通量和磁通量的变化率;②线圈 从中性面开始转动 180°过程中,感应电动势的*均值和最大值之比. 点拨 :线圈匀速转动产生的正弦电流, 遵循电磁感应的规律.感应电动势 的最大值用 Em= nΦ mω 求解,*均值用= Δ Φ / Δ t 求解. 【 例 4】发电机产生的正弦交变电流电动势的最大值为 311V,其线圈共 100 匝,在匀强磁场中匀速转动的角速度为 100π(rad/s) .①从中性面开始计 时,写出电动势的表达式;②此线圈与外电路组成闭合电路时,总电阻 100Ω , 求 t =1/600 s 时的电流;③求线圈中磁通量变化率的最大值. 点拨 :处理交流电的变化规律时, 首先要正确写出瞬时表达式, 并用电磁 感应定律、欧姆定律等知识求解. 参考答案 例 3. 2 / 20π Wb, 0V, 10 2, 5 2 / π.例 4. e= 311sin100π t V, 1.56A , 3.11V . 跟踪反馈 1.交流发电机的线圈转到线圈*面与中性面重合时,下列说法正确的是 [ A.电流将改变方向 B.磁场方向和线圈*面*行 C.线圈的磁通量最大 D.线圈产生的感应电动势最大 2.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,以下说法正确的是 [ A.线圈*面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动 势方向不变 B.线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次 C.线圈*面经过中性面一次,感应电动势和感应电流的方向都要改变 一次 D.线圈转动一周,感应电动势和感应电流方向都要改变一次 3.线圈在匀强磁场中匀速转动,产生交变电流的图象如图所示,从图 - 2 可知: ] ] 18 [] A.在 A 和 C 时刻线圈处于中性面位置 B.在 B 和 D 时刻穿过线圈的磁通量为零 C.在 A 时刻到 D 时刻线圈转过的角度为 πrad D.若从 O时刻到 D时刻经过 0.02s ,则在 1s 内交变电流的方向改变 100 次 4.如图 18- 3 中的 100 匝矩形线圈, ab= cd =0.2 m,ad= bc= 0.1m,磁 感强度 B= 1T,角速度 ω = 5rad/s ,则线圈中产生的感应电动势最大值 ________ 为 V,从中性面开始转动的交流电动势瞬时值为 e= ________V. 参考答案 1. A、C, 2. C, 3. D, 4. 10. e=10sin5t



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