第七讲交变电流产生与变化规律.doc

第七讲　交变电流的产生和变化规律 知识回顾 1．　 　和　　　都随时间做　　　　　的电流叫做交变电流．电压和电流随时间按　 　　　变化的交流电叫正弦交流电． 2．当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都　　 　磁感线， 线圈中没有感应电流， 这样的位置叫做 　 　．线圈平面每经过　　　　一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变　　　 　． 3．线圈从中性面开始转动，角速度是ω，线圈中的感应电动势的峰值是εm，那么在任一时刻t感应电动势的瞬时值e为　　　　　　．若线圈电阻为R，则感应电流的瞬时值i为　　　　　　　　． 4．交流电的有效值是根据电流的　 　效应来规定的．正弦交流电的有效值与峰值间的关系是ε＝　 ．U＝　 　　．I＝　　　．通常所说的交流电的数值，如果没有特别说明，一般都是指交流电的　　 值． 要点提示 1．交变电流：电流的大小和方向都随时间做周期性变化的电流． (1)当闭合线圈由中性面位置开始在匀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：e=Emsinωt． (2)当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫做中性面:①中性面在垂直于磁场位置；②线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大；③线圈平面通过中性面时感应电动势为零；④线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，一周里线圈中电流方向改变两次． 2．正弦交变电流的最大值、有效值、瞬时值和平均值： (1)交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值． (2)只有正弦交变电流的有效值才一定是最大值的/2倍，其它形式交流电的有效值可按有效值的定义去处理，不可乱套关系． (3)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是指有效值（电容器的耐压值是交流的最大值）． 3．生活用电电压为220V，其最大值为220V =311V，频率为50HZ，所以其电压即时值的表达式为u=311sin314t V． 典型例题 图13.1-1【例1】如图13.1-1所示，固定在轴OO/上的正方形线圈以ω=50πrad/s的角速度匀速转动，线圈每边长a=0.2m，匝数n=10匝，线圈总电阻r=2Ω．整个装置处在磁感应强度B=1T的匀强磁场中，线圈中产生的电流向R=8Ω的电阻供电．（取π2=10）求： 图13.1-1 ⑴线圈从图示位置开始计时，写出闭合电路中电流随时间变化的表达式，并作出图像． ⑵交流电流表和电压表的示数． ⑶在图示位置穿过线圈磁通量的变化率是多少． ⑷从图示位置开始转动t=1/100 s内，外力做的功为多少． ⑸从图示位置线圈转动t=1/300 s内，通过电阻R的电量． 【例2】有一正弦交流电源，电压有效值U=120V，频率为f=50Hz，向一霓虹灯供电．若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=60V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？ 【例3】如图13.1-2中两交变电流分别通过相同电阻R．①分别写出它们的有效值、周期、频率；②计算它们在R上产生的功率之比． 图13.1-2 图13.1-2 【例4】如图图13.1-3所示，间距为L的光滑平行金属导轨水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，一端接阻值是R的电阻，一电阻是R0．质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力F作用下从t=0的时刻开始运动，其速度随时间的变化规律v=vmsinωt，不计导轨电阻．求： (1)从t=0到t=2π/ω时间内电阻R产生的热量； (2)从t=0到t=π/2ω时间内外力F所做的功． 图13.1-3 图13.1-3 巩固练习 1．如图13.1-4所示，一个匝数为10的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T．若把万用电表的选择开关拨到交流电压挡，测得a．b两点间的电压为20.0 V，则可知从中性面开始计时，当t=T/8时，穿过线圈的磁通量的变化率约为　(　　 ) A．1.41 Wb/s B．2.0 Wb/s C．14.1 Wb/s D．20.0 Wb/s 2．某交流电压为u=6sin314t(V)，则　　　(　　 ) A．用此交流电作打点计时器的电源时，打点周期为0.02s B．把额定电压为6V的小灯泡接在此电源上，小灯泡正常发光 图13.1-4C．把额定电压为6V的小灯泡接在此电源上，小灯泡被烧毁 图13.1-4 D．耐压6V的电容器不能直接接在此电源上 Pu V12345ot/10-2su/V P u