2.2交变电流的描述.ppt

交变电流峰值、瞬时值的计算 有一个10匝正方形线框，边 长为20 cm，线框总电阻为1 Ω， 线框绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀 速转动，如图2－1－12所示，垂直于 线框平面向里的匀强磁场的磁感 应强度为0.5 T．问： 图2－1－12 例3 (1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？ (2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？ (3)写出感应电动势随时间变化的表达式． 【思路点拨】　解答本题时应把握以下两点： (1)电动势最大值Em＝NBSω. (2)根据计时起点确定瞬时值表达式是e＝Emsinωt还是e＝Emcosωt. 【精讲精析】　(1)交变电流电动势最大值为 Em＝NBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V， 电流的最大值为Im＝ ＝ A＝6.28 A. (2)线框转过60°时，感应电动势 e＝Emsin60°＝5.44 V. (3)由于线框转动是从中性面开始计时的，所以瞬时值表达式为e＝Emsinωt＝6.28sin10πt V. 【答案】　见精讲精析 【方法总结】　 求解交变电动势瞬时值的步骤： (1)确定线圈转动是从哪个位置开始计时的． (2)确定表达式是正弦还是余弦． (3)确定线圈转动的角速度ω及线圈匝数N、磁感应强度B、线圈面积S等． (4)求出峰值Em＝NBSω，写出表达式，代入时间求瞬时值． 交变电流图象的应用 (单选)一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，绕圈中的感应电动势e随时间t的变化如图2－1－13所示，下列说法中正确的是(　　) 例4 图2－1－13 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变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 【思路点拨】　磁通量Φ、磁通量的变化ΔΦ及磁通量变化率 属于有关联但内涵不同的三个物理量，要注意明确其区别，由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势正比于 ，与Φ、ΔΦ无关． 【自主解答】　t1、t3时刻线圈中的感应电动势e＝0，故为线圈通过中性面的时刻，通过线圈的磁通量为最大，磁通量的变化率为零，故A、C两项不对；t2时刻e＝Em，线圈平面转到与磁感线平行时刻，磁通量为零，B项也不对；每当e变换方向时，也就是线圈通过中性面的时刻，通过线圈的磁通量绝对值最大，D项正确． 【答案】　D 【方法总结】　正确理解图象中所描述的物理规律及反映的物理现象是处理物理问题的关键． 变式训练　(单选) 图2－1－14 如图2－1－14所示，处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则下图能反映线圈感应电流i随时间t变化的图线 是(　　) 图2－1－15 解析：选C 第二节　交变电流的描述 三、用函数表达式描述交变电流 1．函数形式：N匝面积为S的线圈以角速度ω转动，从中性面开始计时，如图2－1－2所示， 图2－1－2 则e＝_____________.用Em表示峰值NBSω，则e＝____________.电流i＝___________.若线圈从磁感线与线圈平面平行的位置开始计时，上面表达式变为：e＝____________，i＝_________. 2．正弦式交流电：按_______规律变化的交变电流，简称_______________． NBSωsinωt Emsinωt Imsinωt NBSωcosωt Imcosωt 正弦 正弦式电流 四、用图象描述交变电流 1．正弦交流电的图象 (1)图象： 函数 图象 瞬时电动势 e＝Emsinωt 瞬时电压： u＝Umsinωt 瞬时电流： i＝Imsinωt 注：表达式中Em、Um、Im分别是电动势、电压、电流的__________，而e、u、i则是这几个量的________________． (2)物理意义：描述交变电流(电动势e，电流i，电压U)随时间t(或角度ωt)变化的规律． 峰值 瞬时值 2．其他交变电流 图2－1－3 思考感悟 2．交变电流的大小是否一定变化？它与直流电的最大区别是什么？ 提示：交变电流的大小不一定变化，如方形波电流，它与直流电的最大区别是方向发生周期性的变化． 三、正弦交变电流瞬时值、峰值表达式的推导 1．瞬时值表达式的推导 图2－1－6 若线圈平面从中性面开始转动，如图2－1－6，则经时间t： 2．