2012高二物理课件2.2交变电流的描述(粤教版选修3-2).pptVIP

* 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． ΔΦ Δt )m、 4．正弦式交变电流的 Em、( 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 通量.Φm＝BS. ΔΦ Δt 为磁通量的变化率，在线圈转动一周的过程 中，在线圈平面转到中性面位置时 ΔΦ Δt ＝0；在线圈平面转到与 磁感线平行时达最大值( ΔΦ Δt )m. 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 2ωt C．i＝2Imsin ωt B．i＝4Imsin 2ωt D．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：A 1．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 2－2－4 A．0.5BL1L2ωsin ωt B．0.5BL1L2ωcos ωt C．BL1L2ωsin ωt D．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 2－2－5 A．400 V、0.02 s B．200 V、0.02 s C．400 V、0.08 s D．200 V、0.08 s 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：B 1．(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： (1)闭合电路中电流瞬时值的表达式． (2)在线圈转过 90°的过程中通过 R 的电荷量． (3)电阻 R 上的最大电压． Im＝ 流过 R 的电流表达式为：i＝Imsin ωt＝ 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 nBL2ω 2( R＋r) ，当以图示为计时起点时， nBL2ω 2(