第十二章第一讲交变电流的产生及描述电感和电容对交流的影响LI.ppt

(线圈在中性面位置开始计时) 　正弦式电流的变化规律及应用　 　　规律 物理量　　 函数 图象 磁通量 Φ＝Φm·cos ωt＝BScos ωt 电动势 e＝Em·sin ωt＝nBSωsin ωt 　　规律 物理量　　 函数 图象 电压 u＝Um·sin ωt＝sin ωt 电流 i＝Im·sin ωt＝sin ωt 【例1】如图12－1－3甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图12－1－1乙所示的余弦规律变化，在t＝ 时刻 (　　)． 图12－1－3 A．线圈中的电流最大 B．穿过线圈的磁通量为零 C．线圈所受安培力为零 D．穿过线圈磁通量的的变化率最大 答案　C 3+2 P155【例1】 考点1.正弦式交变电流的产生与图象 A．线圈中的电流最大 B．穿过线圈的磁通量为零 C．线圈所受的安培力为零 D．穿过线圈磁通量的变化率最大 解析　注意线圈转动过程中通过两个特殊位置(平行于磁 感线和垂直于磁感线)时的特点；磁通量、磁通量的变化、 答案　C 【例2】电阻为1 Ω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12－1－4所示．现把交流电 加在电阻为9 Ω的电热丝上，下列 判断正确的是 (　　) A．线圈转动的角速度ω＝100 rad/s B．在t＝0.01 s时刻，穿过线圈的磁通量最大 C．电热丝两端的电压U＝100 V D．电热丝此时的发热功率P＝1 800 W 图12－1－4 答案　D 答案　D 【例3】 (2010年高考广东理综卷)如图12－1－5是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的(　　) A．周期是0.01 s B．最大值是311 V C．有效值是220 V D．表达式为u＝220sin 100πt(V) 图12－1－5 【解析】　由交变电流的图象知，周期是0.02 s，A错误；最大值是311 V，B正确；有效值是220 V，C正确；瞬时值表达式为u＝311sin 100πt(V)，D错误． 【答案】　BC 如图12－1－6所示，N＝50匝的矩形线圈 abcd，ab边长l1＝20 cm，ad边长l2＝25 cm， 放在磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场中， 外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中 线的OO′轴以n＝3 000 r/min的转速匀速转 动，线圈电阻r＝1 Ω，外电路电阻R＝9 Ω， t＝0时，线圈平面与磁感线平行，ab边正 转出纸外、cd边转入纸里． (1)在图中标出t＝0时感应电流的方向； (2)写出感应电动势的瞬时值表达式； (3)线圈转一圈外力做多少功？ (4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量是多少？ 【例4】 图12－1－6 解析　(1)线圈感应电流方向为adcba(图略)． (2)线圈的角速度ω＝2πn＝100π rad/s 图示位置的感应电动势最大，其大小为Em＝NBl1l2ω 代入数据得Em≈314 V 电动势的表达式e＝Emcos ωt＝314cos 100πt V. 答案　(1)adcba　图略　(2)e＝314cos 100πt V　(3)98.6 J　(4)0.1 C 【例6】(2011年青岛模拟)已知某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图12－1－7所示的规律变化．今与这个电阻元件串联一个多用电表(已调至交流电流挡)，则多用电表的读数为(　　) 图12－1－7 考点2、非正弦式交变电流的有效值 求交变电流有效值的“三同”原则 交变电流的有效值是根据电流通过电阻时产生的热效应定义的，即让交变电流和直流电通过相同的电阻,在相同的时间里若产生的热量相同，则交变电流（电压）的有效值就等于这个直流电流（电压）的值，即求解交变电流有效值问题必须在相同电阻、相同时间、相同热量的“三同”原则下求解. 考点3.电感和电容对交流电的影响 问题：电感和电容对交流电有影响，人们是如何利用这种影响的？ 解答：(1)扼流圈 低频扼流圈特点：匝数为几千甚至超过一万，自感系数为几十亨，对低频有较大的阻碍作用，对直流阻碍较小，所以线圈能够“通直流，阻交流”． 高频扼流圈特点：匝数为几百，自感系数为几毫亨，对高频交变电流产生很大的感抗，对低频交变电流阻碍较小，所以线圈能够“阻高频，通低频”． (2)隔直电容器和旁路电容器 隔直电容器：当电容器串联在电路中时，因直流电不能通过电容器，对于同时含有交、直流成分的电流，可以把交、直流成分分开． 旁路电容器：当电容器