高中物理 第2章 交变电流 第2节 交变电流的描述课件 粤教版选修3-2

第二节交变电流的描述 1矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中正确的是()A在中性面时，通过线圈的磁通量最大B在中性面时，感应电动势最大C穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零D穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率也为零课前自主学习 【答案】A【解析】在中性面时线圈平面与磁场方向垂直，故磁通量最大，此时感应电动势最小；线圈与磁场方向平行时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势最大 2(多选)矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴匀速转动，当线圈平面与磁感线垂直时，下列说法中正确的是()A线圈中的感应电动势最大B线圈中感应电流的方向将发生改变C通过线圈平面的磁通量最大D通过线圈的感应电流最大【答案】BC 3下面的四个图象均描述了电流随时间的变化规律，其中属于交变电流的是() 【答案】A【解析】B、C、D图象的电流的方向没改变，故不是交变电流 一、用函数表达式描述交变电流1正弦式电流(1)定义：按 变化的交变电流，叫做正弦式电流(2)函数特点瞬时电动势：EEmsin t瞬时电压：UUmsin t瞬时电流：II msin t正弦规律 2正弦式电流的峰值、瞬时值项目峰值瞬时值电动势EmNBS eEmsin t电流ImiImsin t电压UmImR(R为外电路电阻值) uUmsin t 二、用图象描述交变电流1正弦交变电流的图象 2几种交变电流的波形 当线圈围绕与轴平行的线转动时(都在线圈平面内)，或者围绕与轴平行的两条边转动时，产生的瞬时感应电动势的表达式是否发生了变化？如果线圈平面不是矩形而是圆形，产生的感应电动势的瞬时值的表达式是否发生了变化？【答案】产生的感应电动势的大小是不变的如果换成圆形的线圈平面，产生的感应电动势的瞬时值的表达式也不发生变化. 1瞬时值课堂优化整合正弦式交变电流的瞬时值、峰值 2峰值(1)由ENBSsin t可知，电动势的峰值EmNBS.(2)交变电动势最大值，由线圈匝数N，磁感应强度B，转动角速度及线圈面积S决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，因此如图所示的几种情况，若N、B、S、相同，则电动势的最大值相同 【特别提醒】(1)瞬时值表达式与开始计时的位置有关若线圈从中性面开始计时，eEmsin t.若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时，eEmcos t. (2)峰值与开始计时的位置及线圈转动的时间无关 例 1 【答案】(1)e100sin 20t V(2)86.6 V 1交变电流图象的认识由eEmsin t、uUmsin t、iImsin t可知et、ut、it图线应该是正弦曲线，如图所示，其中Em、Um、Im分别表示电动势、电压、电流的最大值，表示线圈匀速转动的角速度，线圈为多匝(如n匝)时，EmnBS.正弦交变电流图象的认识和应用 2交变电流图象的应用(如图)(1)可以读出正弦交变电流的峰值(2)可根据线圈转至中性面时电流为零的特点，确定线圈处于中性面的时刻，确定了该时刻，也就确定了磁通量最大的时刻和磁通量变化率最小的时刻(3)可根据线圈转至与磁场平行时感应电流最大的特点，确定线圈与中性面垂直的位置，此位置也就是磁通量为零的时刻和磁通量变化率最大的时刻 【特别提醒】对于交流电的图象问题，应注意图象与线圈在磁场中的转动情况相结合 如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中并绕过ab、cd中点的轴OO以角速度逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角45时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正则下列四幅图中正确的是()例 2 答案：D 题后反思交变电流的产生和交变电流的图象问题经常结合在一起进行考查，根据线圈所处的起始位置确定线圈中感应电流的初始值，根据楞次定律判断出初始位置的感应电流的方向，要注意题目中往往规定感应电流的正方向除了考查电流随时间变化的规律之外，常见的考查方式还有电压随时间变化的规律，磁通量随时间变化的规律等 2线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生的交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断()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从AD线圈转过的角度为2D若从OD历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次 【答案】D【解析】根据题图，首先判断出交变电流的瞬时值表达式iImsin t.其中Im是交变电流的最大值，是线圈旋转的角速度另外，应该进一步认识到线圈是从中性面开始旋转，而且线圈每旋转一周，两次经过中性面，经过中性面位置时电流改变方向从题图可以看出，在O、B、D时刻电流为零，所以此时线圈恰好在中性面位置，且穿过线圈的磁通量最大；在A、C时刻电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时磁通量为零，选项A、B错；