交流电的产生及变化规律

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1、交流电的产生及变化规律基础知识一．交流电大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产生于在匀强电场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。例题.对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列描述正确的是(　　)A．电流的大小变化，方向也变化，是交流电B．电流的大小变化，方向不变，不是交流电C．电流的大小不变，方向不变，是直流电D．以上说法都不正确二．正弦交流电的变化规律线框在匀强磁场中匀速转动．1．当从图12—2即中性面位置开始在匀

2、强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：即e=Emsinωt，i＝Imsinωtωt是从该位置经t时间线框转过的角度；ωt也是线速度V与磁感应强度B的夹角；是线框面与中性面的夹角。2．当从图12—1位置开始计时：则：e=Emcosωt，i＝Imcosωtωt是线框在时间t转过的角度；是线框与磁感应强度B的夹角；此时V、B间夹角为（π/2一ωt）．3．对于单匝矩形线圈来说Em=2Blv=BSω；对于n匝面积为S的线圈来说Em=nBSω。对于总电阻为R的闭合电路来说Im=三．几个物理量1．中性面：如图12—2所示的

3、位置为中性面，对它进行以下说明：（1）此位置通过线框的磁通量最多．（2）此位置磁通量的变化率为零．所以e=εmsinωt=0，i＝Imsinωt=0（3）此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图12－3中的t2，t4时刻，因而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面，电流的方向改变两次，频率为50Hz的交流电每秒方向改变100次．2．交流电的最大值：Em＝BωS当为N匝时Em＝NBωS（1）ω是匀速转动的角速度，其单位一定为弧度／秒，nad/s（注意rad是radian的缩写，round/s为每秒转数，单词round是圆，回合）．（2）最大

4、值对应的位置与中性面垂直，即线框面与磁感应强度B在同一直线上．（3）最大值对应图12－3中的t1、t2时刻，每周中出现两次．3．瞬时值e=Emsinωt，i＝Imsinωt代入时间即可求出．不过写瞬时值时，不要忘记写单位，如Em=220V，ω=100π，则e=220sin100πtV，不可忘记写伏，电流同样如此．4．有效值：为了度量交流电做功情况人们引入有效值，它是根据电流的热效应而定的．就是分别用交流电，直流电通过相同阻值的电阻，在相同时间内产生的热量相同，则直流电的值为交流电的有效值．（1）正弦交变电流有效值跟最大值的关系εm=U有效，

5、Im=I有效（2）通常所说的交变电流的电流、电压；交流电表的读数；交流电器的额定电压、额定电流；保险丝的熔断电流等都指有效值。（3）用电器铭牌上标明的电压、电流值是指有效值．（4）在电路计算中用有效值。（5）生活中用的市电电压为220V，其最大值为220V=311V（有时写为310V），频率为50HZ，所以其电压即时值的表达式为u=311sin314tV。5．周期与频率：交流电完成一次全变化的时间为周期；每秒完成全变化的次数叫交流电的频率．单位1/秒为赫兹（Hz）．规律方法考点1.交变电流的产生过程以及规律应用【例题1】处在匀强磁场中的矩形

6、线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直.在t=0时刻，线圈平面与纸面重合（如图11-1-12），线圈的cd边离开纸面向外运动.若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是()【例题2】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，由图示可知（）A．www.ks5u.com在A和C时刻线圈处于磁通量变化率最大位置B．在A和C时刻穿过线圈的磁通量为最大C．在B时刻到D时www.ks5u.com刻线圈转过的角度为π弧度D．若从B时刻到D时刻经过0.01s，则在

7、1s内交变电流的方向改变100次【例题3】如图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的(　　)A．周期是0.01sB．最大值是311VC．有效值是311VD．表达式为u＝220sin100πt(V)【例题4】一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，在转动过程中，线框中的最大磁通量为，最大感应电动势为，则下列说法中正确的是.当穿过线框的磁通量为零时，感应电动势也为零.当穿过线框的磁通量减小时，感应电动势在增大.当穿过线框的磁通量等于时，感应电动势等于.线框转动的角速度【例题5】一矩形闭合线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平

8、面内的固定轴转动,下述说法正确的是()A.穿过线圈的磁通量最大时,线圈中感应电流最大B.穿过线圈的磁通量为零时,线圈中感应电流最大C.若加大线圈的转速(其他条件不变),则线圈中交