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1、线圈平面与磁感线垂直的位置,(1)线圈经过中性面时,穿过线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为零,线圈中的电动势为零,(3)线圈经过中性面时,电流将改变方向,线圈转动一周,两次经过中性面,电流方向改变两次,(2)线圈经过垂直中性面时,穿过线圈的磁通量为零,但磁通量的变化率最大,线圈中的电动势为最大。,中性面,电动势按正弦规律变化,交变电流的变化规律,(从中性面开始计时),(从垂直于中性面位置开始计时),e,t,0,Em,-Em,t,0,Im,-Im,i,T/4,2T/4,3T/4,T,m,交流电的图像,例2.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,在线圈平面经过中性面瞬间( ) A.线圈平面与磁感线平行
2、B.通过线圈的磁通量最大 C.线圈中的感应电动势最大 D.线圈中感应电动势的方向突变,BD,例3.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图像如图,则在时刻 ( ) A.t1,t3线圈通过中性面 B.t2,t4线圈中磁通量最大 C.t1,t3线圈中磁通量变化率最大 D.t2,t4线圈平面与中性面垂直,AD,例4.如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=2T,匝数n=20的矩形线圈ABCD绕中心轴OO匀速转动,角速度=200 rad/s。已知AB=0.2m,BC=0.1 m,线圈的总电阻R=40,试求: 感应电动势的最大值,感应电流的最大值; 设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直,写出线圈中感应电
3、动势的瞬时值表达式; 当t=30时,线圈中的电流的瞬时值是多大? 线圈从图示位置转过 的过程中,感应电动势的平均值是多大?,5.一个矩形线框共有10匝,它在磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中,从中性面开始绕中心轴以1200 r/min的转速匀速转动已知线框的转动半径为10cm,切割磁感线的边长为50 cm,则该线框产生的感应电动势的最大值为_V,当线框平面和中性面的夹角为_时,交变电动势的瞬时值是31.4 V,交流电知识点复习,1.交流电的特征:,方向随时间周期性变化,2.交流电的产生:,结论(1):线圈处在中性面时,磁通量 ,磁通量变化率为 ,感应电动势为 。 线圈处在垂直中性面时,磁通量
4、 ,磁通量变化率为 ,感应电动势为 。,最大,零,零,为零,最大,最大,结论(2):线圈每经过 时,电流方向改变一次,转动一周,方向改变 次。,中性面,两,3.交流电的变化规律:,电动势按正弦规律变化,(从中性面开始计时),(从垂直于中性面位置开始计时),1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,在线圈平面经过垂直中性面瞬间( ) A.线圈平面与磁感线平行 B.线圈平面与磁感线垂直 C.通过线圈的磁通量最大 D.线圈中的感应电动势最大,作业讲评,课堂检测,AD,2.交流发电机在工作时的电动势为eEmsinw t,若将其线框的转速提高到原来的两倍,其他条件不变,则其电动势变为 ( ) A.Emsin w
5、 t/2 B.2Emsin w t/2 C.Emsin2w t D.2Emsin2w t,双基训练,D,3.如图所示,一矩形线圈,面积为100cm2,匝数为100,在场强为B=0.2的匀强磁场中绕着轴匀速转动,角速度为100rad/s,试求解: 当线圈平面与磁场平行时,线圈中的感应电动势的大小; 当线圈从中性面开始,经过1/200s时间转到图示位置,线圈中的感应电动势的大小.,4.如图所示,矩形线圈100匝,ab=30cm,ad=20cm,匀强磁场磁感应强度B=0.8T,绕轴OO从图示位置开始匀速转动,角速度=100rad/s,试求: 穿过线圈的磁通量最大值m=? 线圈转到什么位置时取得此值?
6、 线圈产生的感应电动势最大值Em=?线圈转到什么位置时取得此值? 写出感应电动势e随时间变化的表达式。,5.2 描述交变电流的物理量,教学目标:,1.理解交变电流的周期和频率; 2.掌握交变电流的有效值的物理意义和应用; 3.了解交变电流的相位和相位差。,一、周期和频率-表征交流电变化的快慢。,1.周期:交变电流完成一次周期性变化所需的时间。 2.频率:一秒内完成周期性变化的次数。,3. 关系:,2.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系,如图所示,如果其它条件不变,仅使线圈的转速加倍,则电动势的最大值和周期分别变为( ) A400V,0.02s B200V,0.02s C400V,0.08
7、s D200V,0.08s,1.我国生产和生活用交流电的周期T=_s,频率f= _Hz,角速度= _rad/s,在1s内电流的方向变化_次。,课堂练习,0.02,50,100,100,B,预习自测,1.一个矩形线圈在匀强磁场中转动,产生的感应电动势按正弦规律变化,其瞬时值的表达式为 sin100t(V),下列说法中正确的是: ( ) A.频率是50Hz B.当t=0时,线圈平面与中性面重合 C.当 s时,e的值最大,为220 V D.线圈转动的角速度为314rad/s,ABD,二、峰值和瞬时值-表征交变电流的大小,1.最大值(峰值): Em , Um , m,电容器接在交流电路中,就需要知道交
8、变电压的最大值。,2.瞬时值: e, u, i,思考与讨论:如图的电流通过一个R=1的电阻。它不是恒定电流。 1.怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量? 2.如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R,也能在1s内产生同样的热,这个电流是多大?,(2)正弦交流电的有效值与最大值的关系:,3.有效值:E,U,I,(1)定义:根据电流的热效应来规定,让交流电和直流通过相同阻值的电阻,如果他们在一个周期内产生的热量相等,就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。,(3)说明: .以上关系式只适用于正弦交流电; .交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值; .交流电流表和电压表的读数是有效
9、值; .计算电流做功或热功率、热量均用有效值; .对于交流电若没有特殊说明的均指有效值; .求通过某导体截面的电量一定要用电流的平均值; .计算电容器的击穿电压用交变电流的峰值。,4.平均值:,例1. 表示交变电流随时间变化图象.如图所示,则交变电流有效值为( ) A.5 A B.5 A C.3.5 A D.3.5 A,0,0.02,0.04,t/S,i/A,B,4.有一交变电源u=200sin10t(v),该交变电源的周期是 ,接在该交变电源上的电压表读数是 ;如果将某电容器接在该交变电源上,为使电容器不被击穿,该电容器的最小耐压值为 。,预习自测:,0.2s,141v,200V,例2.交流
10、发电机矩形线圈边长ab=cd=0.4 m,bc=ad=0.2 m,共50匝,线圈电阻r=1 ,线圈在B=0.2T的匀强磁场中,绕垂直磁场方向的轴OO 以 r/s转速匀速转动,外接电阻9,如图所示。求: 电压表读数; 电阻R上电功率。,(3)线框匀速转动一周,外力做功多少?,(4)从此位置旋转60时,感应电动势瞬时值为多大?,(5)从此位置旋转30过程中,流过电阻R上的电荷量为多少?,例3.如图所示,在匀强磁场中有一个“冂”形导线框可绕AB轴转动,已知匀强磁场的磁感强度B=T,线框的CD边长为20cm.CE、DF长均为10cm,转速为50r/s,若从图示位置开始计时, 写出线框中感应电动势的瞬时
11、值表达式; 若线框电阻r=3,再将AB两端接“6V,12W”灯泡,小灯泡能否正常发光?若不能,小灯泡实际功率多大?,3.相位 (1)相位: (2)相位差:,小结,3、最大值(峰值): Em Um m,4、瞬时值: u i e,1、周期:交变电流完成一次周期性变化所需的时间。,2、频率:一秒内完成周期性变化的次数。,5、有效值: E U I,(1)定义:,根据电流的热效应来规定,让交流电和直流通过相同阻值的电阻,如果他们在一个周期内产生的热量相等,就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。,(2)正弦交流电的有效值与最大值的关系:,注意:A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值,C.求通过某导
12、体截面的电量一定要用平均值。,B.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。,例3. 交流发电机模型的矩形线圈abcd在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。线圈共有n匝,边长ab=L1,bc=L2,线圈的内电阻为r,外电阻为R,磁感应强度是B,线圈转动的角速度是,如图所示。求: (1)转动过程中电流表的读数; (2) 电阻R上电功率; (3) 线圈转动一周,外力做了多少功?,(4)线圈转过600角的过程中,通过R的电荷量是多少?,(5)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过600角时的瞬时感应电动势;,电压表的读数,例3.如图所示矩形线圈面积为S,匝数为N,线圈电阻为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度 匀速转动,外电路电阻为R。当线圈由图示位置转过一周 的过程中求: (1)电流的有效值是多少 (2)产生的热量是多少? (3)转过半周流过R的电量是多少,一个电阻接在10v的直流电源上,它的发热功率是P,当电压为u=10sin10tV的交流电源上,它的发热功率是 。,