高中物理 第二章 交變電流 第一節(jié) 認(rèn)識(shí)交變電流 第二節(jié) 交變電流的描述學(xué)案 粵教版選修3-2

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1、 第一節(jié) 認(rèn)識(shí)交變電流 第二節(jié) 交變電流的描述 學(xué)習(xí)目標(biāo) 重點(diǎn)難點(diǎn) 1.會(huì)觀察電流(或電壓)的波形圖,能記住交變電流、直流的概念. 2.能記住交變電流的變化規(guī)律及表示方法,能記住交變電流的峰值、瞬時(shí)值的物理含義. 重點(diǎn):交變電流的變化規(guī)律及表示方法. 難點(diǎn):交變電流產(chǎn)生的原理及變化規(guī)律的應(yīng)用. 一、交變電流 1.恒定電流 強(qiáng)弱和方向不隨時(shí)間變化的電流.稱(chēng)為恒定電流. 2.交變電流 強(qiáng)弱和方向隨時(shí)間變化的電流.稱(chēng)為交變電流. 3.波形圖 電流或電壓隨時(shí)間變化的圖象.通常利用示波器來(lái)觀察. 日常生活和生產(chǎn)中所用的交變電流是按正弦規(guī)律變化的交變電流. 預(yù)習(xí)

2、交流1 把兩個(gè)發(fā)光時(shí)顏色不同的發(fā)光二極管并聯(lián),注意使兩者正負(fù)極的方向不同,然后連接到教學(xué)用的發(fā)電機(jī)的兩端(如圖).轉(zhuǎn)動(dòng)手柄,兩個(gè)磁極之間的線(xiàn)圈隨著轉(zhuǎn)動(dòng).觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明了什么? 答案:可以觀察到兩個(gè)發(fā)光二極管交替發(fā)光.該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流的方向隨時(shí)間變化,不是直流電,是交變電流. 二、正弦交變電流的產(chǎn)生 1.實(shí)驗(yàn)裝置: (1)交流發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu):線(xiàn)圈、磁極、滑環(huán)及電刷. (2)模型裝置圖(下圖): 2.過(guò)程分析: 位置變化 磁通量變化特點(diǎn) 感應(yīng)電流方向 (a)位置→(b)位置 磁通量減小 沿abcd方向 (b)位置→(c)位置

3、 磁通量增大 沿abcd方向 (c)位置→(d)位置 磁通量減小 沿dcba方向 (d)位置→(e)位置 磁通量增大 沿dcba方向 3. 預(yù)習(xí)交流2 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量就發(fā)生變化,從而產(chǎn)生感應(yīng)電流.用線(xiàn)圈和磁鐵做成發(fā)電機(jī),線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流怎么輸出來(lái)呢? 答案:如下圖所示,利用電刷將感應(yīng)電流輸出. 三、用函數(shù)表達(dá)式描述交變電流 1.電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值 N匝面積為S的線(xiàn)圈以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng),從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí),得出: e=Emsin_ωt,其中Em=NBSω,叫做電動(dòng)勢(shì)的峰值. 2.感應(yīng)電流的瞬時(shí)值 i=e/R=Imsi

4、n ωt. 3.電壓瞬時(shí)值 u=Umsin_ωt. 4.按正弦規(guī)律變化的交變電流叫做正弦式交變電流,簡(jiǎn)稱(chēng)正弦式交流電. 預(yù)習(xí)交流3 日常生活中照明電路用的是交流電,交流電的大小和方向是周期性變化的.我們?yōu)槭裁锤杏X(jué)白熾燈的明亮程度并沒(méi)有變化?為什么? 答案:這主要是因?yàn)榻涣麟姷拇笮『头较蜃兓^(guò)快,白熾燈燈絲的溫度基本不變,所以燈的亮度基本沒(méi)有變化,再者人的眼睛有0.1 s的視覺(jué)暫留,也不能分辨其變化情況. 四、用圖象描述交變電流 1.圖象特點(diǎn) 正弦式交變電流的電動(dòng)勢(shì)e,電壓u及電流i隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化. 2.線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中,電動(dòng)勢(shì)e,電壓u及電流i出現(xiàn)

5、兩次最大值. 一、交變電流 1.交變電流的大小一定是變化的嗎?交變電流與直流電的最大區(qū)別是什么? 答案:交變電流的大小不一定變化,如方波形交變電流,其大小可以是不變的,交變電流與直流電的最大區(qū)別在于交變電流的方向發(fā)生周期性變化,而直流電的方向不變. 2.交變電流是否都是由矩形線(xiàn)框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生的? 答案:矩形線(xiàn)框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生正弦交變電流,它僅是產(chǎn)生交變電流的一種形式,但不是唯一方式. 如圖所示,線(xiàn)圈中不能產(chǎn)生交變電流的是( ?。? 答案:A 解析:選項(xiàng)A中線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與磁場(chǎng)方向平行,不能產(chǎn)生交變電流;選項(xiàng)B、C、D中,線(xiàn)圈的

6、轉(zhuǎn)動(dòng)軸都與磁場(chǎng)方向垂直,能夠產(chǎn)生交變電流. 發(fā)電機(jī)發(fā)出的及家庭電路中應(yīng)用的均為交流電,但在超高壓輸電線(xiàn)上傳輸?shù)臑橹绷麟?,直流電便于傳輸,交流電方便?yīng)用. 二、正弦交變電流的產(chǎn)生 1.如圖是交流發(fā)電機(jī)的示意圖,線(xiàn)圈沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),請(qǐng)思考討論以下問(wèn)題: (1)線(xiàn)圈在由甲轉(zhuǎn)到乙的過(guò)程中,AB邊中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)? 答案:磁感線(xiàn)的方向由N指向S,當(dāng)線(xiàn)圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過(guò)程中,向右穿過(guò)線(xiàn)圈ABCD的磁通量減少,根據(jù)楞次定律和安培定則可判斷AB中的電流方向?yàn)橛葿流向A. (2)線(xiàn)圈在由丙轉(zhuǎn)到丁的過(guò)程中,AB邊中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)? 答案:磁感線(xiàn)的方向由N指向S,當(dāng)線(xiàn)圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過(guò)程

7、中,向右穿過(guò)線(xiàn)圈DABC的磁通量減少,根據(jù)楞次定律和安培定則可判斷AB中的電流方向?yàn)橛葾流向B. (3)當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線(xiàn)圈中沒(méi)有電流? 答案:當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到甲和丙位置(中性面位置)時(shí),AB、CD的速度方向都與磁感線(xiàn)方向平行,不切割磁感線(xiàn),故線(xiàn)圈中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),沒(méi)有感應(yīng)電流. (4)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線(xiàn)圈中的電流最大? 答案:當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到乙和丁位置(垂直中性面的位置)時(shí),AB、CD的速度方向都與磁感線(xiàn)方向垂直,此時(shí)兩邊垂直切割磁感線(xiàn),且兩邊都切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),所以線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,感應(yīng)電流最大. (5)設(shè)從E經(jīng)過(guò)負(fù)載流向F的電流方向?yàn)檎笾庐?huà)出通過(guò)電流表的電流隨時(shí)間變

8、化的曲線(xiàn),并在橫軸上標(biāo)出線(xiàn)圈到達(dá)甲、乙、丙、丁幾個(gè)位置時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻. 答案:根據(jù)電流的正方向,在坐標(biāo)系中描出甲、乙、丙、丁四個(gè)位置的電流,并結(jié)合電流的變化情況,用平滑的曲線(xiàn)大致畫(huà)出電流隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)為正弦曲線(xiàn),如圖. 2.通過(guò)上面問(wèn)題的討論,試分析正弦交變電流有什么特點(diǎn).試探究產(chǎn)生正弦交變電流的條件. 答案:交變電流的大小隨時(shí)間做正弦規(guī)律變化.線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線(xiàn)圈中就產(chǎn)生正弦交變電流. 一矩形線(xiàn)圈,繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線(xiàn)圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化如圖所示.下列說(shuō)法中正確的是(  ). A.t1時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通

9、量為零 B.t2時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的絕對(duì)值最大 C.t3時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化率的絕對(duì)值為零 D.t4時(shí)刻線(xiàn)圈位于中性面 答案:C 解析:t1、t3時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)為零,線(xiàn)圈處于中性面位置,此時(shí)磁通量最大,磁通量的變化率為零,A錯(cuò)誤,C正確;t2、t4時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)值最大,線(xiàn)圈處于與中性面垂直的位置,磁通量為零,B、D錯(cuò)誤. 中性面、中性面垂直位置的特性比較 1.中性面:線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)垂直的位置. 2.線(xiàn)圈平面與中性面重合時(shí),S⊥B,Φ最大,=0,e=0,i=0,電流方向?qū)l(fā)生改變. 3.線(xiàn)圈平面與中性面垂直時(shí),S∥B,Φ=0,最大,e最大,i最大,電流方向不變. 在這兩個(gè)特殊

10、位置上,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量Φ和磁通量的變化率均不同. 三、對(duì)e=Emsin ωt的理解 如圖甲所示,當(dāng)單匝線(xiàn)圈ABCD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定的角速度ω繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng),從經(jīng)過(guò)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)時(shí)間t,轉(zhuǎn)過(guò)角θ=ωt,此時(shí)相當(dāng)于電源的線(xiàn)圈ABCD四個(gè)邊都產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)嗎?此時(shí)ABCD產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)怎樣計(jì)算大??? 答案:設(shè)AD=l1,AB=l2,則矩形面積為S=l1l2 作其俯視圖如圖乙所示,在t時(shí)刻,AD邊、BC邊分別切割磁感線(xiàn),其速度為v=ωl2,產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)分別為e1,e2 則e1=Bl1vsin θ=Bl1·ωl2sin ωt=Bl1l2ωsin ωt,e2=Bl1l2ωsin

11、ωt 由右手定則可判定它們?cè)陔娐分写?lián)連接, 故整個(gè)電路的電動(dòng)勢(shì)為 e=e1+e2=2Bl1vsin ωt=BSωsin ωt. 因此并不是四個(gè)邊都產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì). 只有AD和BC邊切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì). e=2Bl1vsin ωt=BSωsin ωt. 一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為311 V,初始線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直,其在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是100 π rad/s,寫(xiě)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值的表達(dá)式. 答案:e=311sin 100πt V 解析:因?yàn)镋m=311 V,ω=100 rad/s,從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí) 所以產(chǎn)生的為正弦式交流電: e=E

12、msin ωt=311sin 100πt V. 1.交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式的形式與開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)線(xiàn)圈的初位置有關(guān).若從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為:e=Emsin ωt;若從線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向平行的位置開(kāi)始計(jì)時(shí),則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e=Emsin(ωt+)=Emcos ωt.所以確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式應(yīng)首先確定線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)是從哪個(gè)位置開(kāi)始計(jì)時(shí)的. 2.最大值:Em=2NBLv=NBSω=NΦmω,Em與轉(zhuǎn)軸的所在位置及線(xiàn)圈形狀無(wú)關(guān)(N為線(xiàn)圈匝數(shù)). 3.線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的正弦式交流電與軸的位置(不一定是對(duì)稱(chēng)軸)、線(xiàn)圈的形狀無(wú)關(guān). 四、

13、正弦交變電流的規(guī)律 1.利用電磁感應(yīng)知識(shí)推導(dǎo)線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值. 答案:當(dāng)線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí),ab、cd邊垂直切割磁感線(xiàn),線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,設(shè)線(xiàn)圈匝數(shù)為N,ab=cd=l1,bc=da=l2,線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,則有:Em=Bl1·ω·N×2=NBl1l2ω.設(shè)線(xiàn)圈的面積為S,則S=l1l2,故Em=NBSω. 2.當(dāng)從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí),試分析單匝線(xiàn)圈中瞬時(shí)值的表達(dá)式.若線(xiàn)圈為N匝呢? 答案:(1)如圖,當(dāng)線(xiàn)圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)時(shí)間t,線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為ωt,ab、cd兩邊切割磁感線(xiàn)的有效速度為vsin ωt,設(shè)ab=l1,ad=l2

14、,則v=ωl2,ab、cd邊切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)相同,均為Bl1vsin ωt,ab與cd串聯(lián),總電動(dòng)勢(shì)為e=2Bl1vsin ωt=2Bl1×ωl2sin ωt=Bl1l2ωsin ωt=BSωsin ωt. (2)若線(xiàn)圈有N匝,相當(dāng)于有N個(gè)線(xiàn)圈串聯(lián),總電動(dòng)勢(shì)為e=NBSωsin ωt. 3.若從垂直中性面的位置開(kāi)始計(jì)時(shí),電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式還是按正弦規(guī)律變化嗎?線(xiàn)圈電動(dòng)勢(shì)的最大值與開(kāi)始計(jì)時(shí)的位置是否有關(guān)呢? 答案:不按正弦規(guī)律變化.當(dāng)線(xiàn)圈平面位于垂直中性面的位置時(shí),t=0,電動(dòng)勢(shì)最大,所以表達(dá)式e=NBSωcos ωt.電動(dòng)勢(shì)的最大值對(duì)應(yīng)線(xiàn)圈經(jīng)過(guò)與中性面垂直位置時(shí)的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì),其大

15、小與開(kāi)始計(jì)時(shí)的位置無(wú)關(guān). 有一個(gè)10匝的正方形線(xiàn)框,邊長(zhǎng)為20 cm,線(xiàn)框總電阻為1 Ω,線(xiàn)框繞OO′軸以10π rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),如圖所示,垂直于線(xiàn)框平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T. (1)該線(xiàn)框產(chǎn)生的交變電流電動(dòng)勢(shì)最大值、電流最大值分別是多少? (2)線(xiàn)框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值是多大? (3)寫(xiě)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式. 答案:(1)6.28 V 6.28 A?。?)5.44 V (3)e=6.28sin 10πt V 解析:(1)交變電流電動(dòng)勢(shì)最大值為Em=NBSω=10×0.5×0.22×10πV=6.28 V.

16、電流的最大值為Im=A=6.28 A. (2)線(xiàn)框轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=Emsin 60°=5.44 V. (3)由于線(xiàn)框轉(zhuǎn)動(dòng)是從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)的,所以瞬時(shí)值表達(dá)式為e=Emsin ωt=6.28sin 10πt V. 寫(xiě)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式的關(guān)鍵 1.找電動(dòng)勢(shì)最大值:交變電流電動(dòng)勢(shì)最大值Em=NBSω,其中N為線(xiàn)圈匝數(shù),S為線(xiàn)圈面積,ω為線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度,B為勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度. 2.t=0時(shí)的位置:一般來(lái)說(shuō),t=0時(shí)在兩個(gè)特殊位置.一個(gè)是中性面,此時(shí)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式是:e=Emsin ωt.一個(gè)是與中性面垂直時(shí),此時(shí)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式是:e=Emcos ω

17、t. 1.關(guān)于中性面,下列說(shuō)法正確的是(  ). A.線(xiàn)圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中經(jīng)中性面位置時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大,磁通量的變化率為零 B.線(xiàn)圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中經(jīng)中性面位置時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零,磁通量的變化率最大 C.線(xiàn)圈每經(jīng)過(guò)一次中性面,感應(yīng)電流的方向就改變一次 D.線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周經(jīng)過(guò)中性面一次,所以線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,感應(yīng)電流的方向就改變一次 答案:AC 解析:中性面是線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)垂直的位置,線(xiàn)圈經(jīng)過(guò)該位置時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大,各邊都不切割磁感線(xiàn),不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),所以磁通量的變化率為零,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;線(xiàn)圈每經(jīng)過(guò)一次中性面,感應(yīng)電流的方向改變一次,但線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)一周要經(jīng)過(guò)中性面兩次

18、,所以每轉(zhuǎn)一周,感應(yīng)電流方向就改變兩次,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤.故選A、C兩項(xiàng). 2.下列各種敘述正確的是( ?。? A.線(xiàn)框平面和磁感線(xiàn)平行時(shí)的位置即為中性面 B.線(xiàn)框平面與磁感線(xiàn)垂直時(shí),磁通量最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 C.線(xiàn)框平面與磁感線(xiàn)平行時(shí),磁通量為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 D.線(xiàn)框勻速轉(zhuǎn)動(dòng),各時(shí)刻線(xiàn)速度一樣大,各時(shí)刻產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一樣大 答案:C 解析:線(xiàn)框平面和磁感線(xiàn)垂直時(shí)的位置即為中性面,磁通量最大,但磁通量的變化率為零(切割速度方向平行于磁感線(xiàn),不切割磁感線(xiàn)),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零;線(xiàn)框平面與磁感線(xiàn)平行時(shí),磁通量為零,磁通量的變化率最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,線(xiàn)框勻速轉(zhuǎn)動(dòng),各時(shí)刻線(xiàn)速度一樣

19、大,但速度的方向與磁場(chǎng)的夾角時(shí)刻變化,各時(shí)刻產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一樣大. 3.一矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示,則下列說(shuō)法中正確的是(  ). A.t1時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大 B.t2時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的變化率最大 C.t3時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零 D.當(dāng)e的方向改變時(shí),通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零 答案:C 解析:由圖象可知t1和t3時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)最大,磁通量的變化率最大,線(xiàn)圈平面處于垂直中性面位置,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最小,所以A項(xiàng)錯(cuò),C項(xiàng)正確;t2和t4時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)為零,磁通量的變化率最小,線(xiàn)圈平面處于中性面位置,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大,所以B項(xiàng)

20、錯(cuò);當(dāng)線(xiàn)圈平面處于中性面位置時(shí),電流方向發(fā)生變化,此時(shí)線(xiàn)圈的磁通量最大,D項(xiàng)錯(cuò). 4.閉合線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線(xiàn)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線(xiàn)圈中產(chǎn)生的交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i=Imsin ωt.保持其他條件不變,使線(xiàn)圈的匝數(shù)及轉(zhuǎn)速都增加1倍,則電流的變化規(guī)律為( ?。? A.i=2Imsin 2ωt      B.i=4Imsin 2ωt C.i=2Imsin ωt D.i=4Imsin ωt 答案:A 解析:線(xiàn)圈的匝數(shù)及轉(zhuǎn)速都增加1倍,電壓的最大值增加到原來(lái)的4倍,線(xiàn)圈的匝數(shù)增加1倍,導(dǎo)線(xiàn)的電阻也增加1倍,所以最大電流只增加到原來(lái)的2倍.線(xiàn)圈中產(chǎn)生的交變電流的

21、瞬時(shí)值表達(dá)式為i=2Imsin 2ωt. 5.如圖所示,有一閉合的正方形線(xiàn)圈,匝數(shù)N=100,邊長(zhǎng)為10 cm,線(xiàn)圈總電阻為10 Ω.線(xiàn)圈繞OO′軸在B=0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),每分鐘轉(zhuǎn)1 500轉(zhuǎn),求線(xiàn)圈平面從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值是多少? 答案:39.25 V 解析:由題給條件可知:N=100,B=0.5 T,f=1 500 rad/min=25 Hz,ω=2πf=50π rad/s,S=0.01 m2,所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=NBωS=100×0.5×50π×0.01 V=78.5 V.從圖示位置(中性面位置)開(kāi)始計(jì)時(shí),產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=Emsin ωt,所以轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)的電動(dòng)勢(shì)e=Emsin 30°=78.5×V=39.25 V. 8

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