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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. BL1 L 2 ω sinω t 2 1 B. BL1 L 2 ω cosω t 2
C.BL1L2ω sinω t D.BL1L2ω cosω 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0.5E m D.角速度ω =E m / ? m
解答:应选 B、D.

点拨:因为E m =BSω =? m ω ,所以ω =E m / ? m ;而当e=E m sinω t 时,?=? m cosω t;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①t=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 18 -2 可知:

[ ] 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π rad 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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