交变电流产生以及描述

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,4,讲 交变电流的产生和描述,1,【,例证,】,一个边长为,6 cm,的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为,0.36 .,磁感应强度,B,随时间,t,的变化关系如图所示,则线框中感应电流的有效值为,( ),A.B.,C.D.,2,【,规范解答,】,选,B.,由法拉第电磁感应定律和欧姆定律,可得,0,3 s,内，,3,5 s,内，,于是可作出,i,随时间变化的图象如图所示,3,由有效值的定义，,Q,直,=Q,交,，,I,2,1,Rt,1,+I,2,2,Rt,2,=I,2,Rt,，其中,t,1,=3 s,t,2,=2 s,t=t,1,+t,2,1210,-10,R+1810,-10,R=5RI,2,，,解得,I= 10,-5,A,，,故,B,选项正确,.,4,(2011,安徽高考,),如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为,B.,电阻为,R,、半径为,L,、圆心角为,45,的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的,O,轴以角速度,匀速转动,(O,轴位于磁场边界,).,则线框内产生的感应电流的有效值为,( ),5,A. B. C. D.,【,解析,】,选,D.,线框进入磁场和穿出磁场产生的感应电动势均为,E= BL,2,产生感应电动势的时间均为,由一个周期产生的,电热 解得 选,D.,6,4.(2012,潍坊模拟,),如图所示，单匝,矩形线圈的一半放在具有理想边界的,匀强磁场中，线圈轴线,OO,与磁场边,界重合，线圈绕,OO,轴匀速转动，,t,=0,时刻线圈平面与磁场方向垂直，规,定电流方向沿,abcda,为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是,( ),7,【,解析,】,选,D.,由楞次定律可知,前半个周期感应电流沿,abcda,方向，后半个周期沿,adcba,方向，因线圈绕垂直磁场的轴匀速转动，所以产生正弦式电流，,D,正确,.,8,4.(2012,潍坊模拟,),如图所示，单匝,矩形线圈的一半放在具有理想边界的,匀强磁场中，线圈轴线,OO,与磁场边,界重合，线圈绕,OO,轴匀速转动，,t,=0,时刻线圈平面与磁场方向垂直，规,定电流方向沿,abcda,为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是,( ),9,【,解析,】,选,D.,由楞次定律可知,前半个周期感应电流沿,abcda,方向，后半个周期沿,adcba,方向，因线圈绕垂直磁场的轴匀速转动，所以产生正弦式电流，,D,正确,.,10,5.,用均匀导线弯成正方形闭合线框,abcd,，线框每边长,10 cm,，每边的,电阻值为,0.1 .,把线框放在磁感,应强度为,B=0.1 T,的匀强磁场中，,并使它绕轴,O,1,O,2,以,=100 rad/s,的角速度旋转，旋转方向如图所示,(,沿,O,2,O,1,由,O,2,向,O,1,看为顺时针方向,).,已知,O,1,、,O,2,两点分别在,ad,和,bc,上，轴,O,1,O,2,在线框平面内，并且垂直于,B,，,O,1,d=3O,1,a,O,2,c=3O,2,b.,11,(1),当线框平面转至和,B,平行的瞬时,(,如图所示位置,),每个边产生的感应电动势的大小各是多少？,线框内感应电流的大小是多少？方向如何？,(2),求线框由图所示位置旋转 的过程中产生的平均电动势的大小；,(3),线框旋转一周内产生的热量为多少？,12,【,解析,】,(1),令,L,表示正方形线框的边长，,R,表示其每边的电阻,值，则,L=0.1 m,，,R=0.1 ,，设此时,cd,段感应电动势的大小为,E,cd,，,ab,段感应电动势的大小为,E,ab,，,则,da,段和,bc,段不切割磁感线，所以它们的电动势都是零,.,线框中的感应电动势,:E=E,ab,+E,cd,=0.1 V(,或由,E=BS,求得,),线框中的感应电流为,根据楞次定律或右手定则，可判断电流方向沿,dcbad.,13,(2),根据法拉第电磁感应定律，线框由图所示位置旋转 的过程中产生的平均电动势的大小,(3),线框旋转一周产生的热量为,答案：,(1)E,cd,=0.075 V E,ab,=0.025 V E,da,=E,bc,=0,0.25 A,方向沿,dcbad (2)0.083 V,(3)7.8510,-4,J,14,15,16,17,18,19,