(2)两个特殊位置的特点:
(3)电流方向的改变:
规律
物理量
函数表达式
图象
磁通量
Φ=Φmcosωt=BScosωt
电动势
e=Emsinωt=nBSωsinωt
电压
u=Umsinωt=eq\f(REm,R+r)sinωt
电流
i=Imsinωt=eq\f(Em,R+r)sinωt
(2024?山东开学)社团活动丰富了同学们的课余生活,如图所示为小冬同学制作的一台手摇式交流发电机,当缓慢摇动大皮带轮手柄时,连接在发电机上的小灯泡就会一闪一闪的发光。
【解答】解:
解得:
发电机转子的角速度是手柄角速度的6倍,其产生的交变电流频率为:
联立解得:
解得:
CD.感应电动势的峰值为:
解得:
根据上述分析,增大摇动手柄的角速度ω会导致小灯泡闪烁频率提高、电动势峰值增加,进而有效值增大,从而提升小灯泡亮度。因此,选项CD错误。
故选:B。
(2024?徐州二模)我市某兴趣小组利用地磁场探究交变电流的规律。如图甲所示,线圈在地磁场中匀速转动,转轴OO水平东西方向放置,产生的交变电流i随时间t变化关系如图乙所示。
【解答】解:A、
B、
C、
D、若仅将转轴沿南北方向水平放置,地磁场的竖直分量穿过线圈,导致磁通量Φm减小至BS,从而感应电动势Em的最大值NBSω随之变小,进而电流Im也减小。因此,选项D正确。
故选:D。
(2023秋?浦东新区校级期末)一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动。
【解答】解:A、
BC、
D、当感应电动势e的方向变化时,线圈通过中性面,此时穿过线圈的磁通量达到最大值,因此选项D正确。
故选:B。
1.正弦式交流电的有效值:
【解答】解:设交流电电流的有效值为I,周期为T,电阻为R,则有:,解得,故C正确,ABD错误。
故选:C。
(2024?河东区二模)2022年11月23日由三峡集团研制的单机容量16兆瓦海上风电机组成功下线,该机组是目前全球单机容量最大、
【解答】解:A、
B、
C、
D、
故D错误。
故选:A。
(2024?琼山区校级模拟)如图所示,匀强磁场的左边界为OO,磁场方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B。在t=0时刻,面积为S的单匝三角形线圈与磁场垂直,其三分之二的面积位于磁场内。
【解答】解:
转动时间也为,根据有效值定义得:
解得:
故选:A。
交变电流的瞬时值、峰值、
物理量
物理含义
重要关系
适用情况及说明
瞬时值
交变电流某一时刻的值
e=Emsinωt
i=Imsinωt
计算线圈某时刻的受力情况
峰值
最大的瞬时值
Em=nBSω
Im=eq\f(Em,R+r)
讨论电容器的击穿电压
有效值
跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值
E=eq\f(Em,\r(2))
U=eq\f(Um,\r(2))
I=eq\f(Im,\r(2))
适用于正(余)弦式交变电流
(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)
(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值
(3)保险丝的熔断电流为有效值
平均值
交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值
eq\x\to(E)=Bleq\x\to(v)
eq\x\to(E)=neq\f(ΔΦ,Δt)
eq\x\to(I)=eq\f(\x\to(E),R+r)
计算通过电路横截面的电荷量
(2024?朝阳区校级模拟)某同学自制了一个手摇交流发电机,如图所示。大轮与小轮通过皮带传动(皮带不打滑),半径之比为4:1,小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形,共n匝,总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。大轮以角速度ω匀速旋转,通过转轴带动小轮及线圈同步转动,转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡。
【解答】解:A、大轮与小轮通过皮带传动,线速度相等。依据公式v=ωr,角速度与半径成反比,鉴于大轮与小轮半径之比为4:1。
B、根据法拉第电磁感应定律可知,线圈产生的感应电动势的最大值为:
由正弦式交流电峰值和有效值的关系可知,产生的电动势的有效值为:
根据欧姆定律可得灯泡两端电压的有效值为:
联立解得:
C、若使用总长为原线圈两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈,则线圈的匝数将加倍,产生的感应电动势最大值为:
此时线圈产生感应电动势的有效值为:
根据电阻定律可得:
线圈的电阻将加倍,依据电路结构分析与欧姆定律得出:
D、若将小轮半径加倍,根据线速度公式,线圈和小轮的角速度将减小。据此,结合有效值与峰值的关系可知:
故选:C。
(2024?天津模拟)如图为交流发电机的示意图,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。在两磁极之间形成的磁场被视为均匀