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    交变电流的产生及描述交变电流的物理量: 例题2.一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 解析:根据正弦交流电的产生及其变化规律:当磁通量最大时.感应电动势为零,当磁通量减小时.感应电动势在增大,磁通量为零时.感应电动势最大.由此可知.选项错误.正确. 设线框从中性面开始计时.则有 式中 因 所以 .选项正确. 再设.则 为了求出此时穿过线框的磁通量.可画出如图2所示的示意图.并将磁感应强度沿着平行于线框平面和垂直于线框平面的方向分解出和.则有 . 由于对产生磁通量没有贡献.故磁通量 ＞ 可见.选项是错误的. 故.本题的正确选项为. 知识链接与误点警示: ①线圈在匀强磁场中匀速转动时产生按正弦规律变化的交变电流.线圈处在中性面时.虽然穿过线圈的磁通量最大.但磁通量的变化率最小为零.从而感应电动势的瞬时值也为零,而当线圈处在与中性面垂直的位置上时.虽然穿过它的磁通量最小为零.但磁通量的变化率却是最大的.所以这时感应电动势的瞬时值最大.需要弄清楚的一个问题就是感应电动势是与磁通量的变化率成正比的! ②有些同学在求解磁通量时.没有养成画示意图的习惯.也未掌握矢量合成与分解的思想方法.可能把此题中的把磁通量计算为.于是认为选项是正确的.得出错误结论.其实.产生正弦交流电的磁通量是按余弦规律变化的.即.当时.和不会同时等于各自最大值的倍. 例题3.如图3所示是一交变电压随时间的变化图象.某些数据已在图中标出.试求此交变电压的有效值. 解析:图中给出的是一方波形的交变电压.周期为 前和后时间内的电压分别为 . 设该交变电压的有效值为.根据有效值的定义.则有 代入数据.解得 知识链接与误点警示: ①交流电的有效值是根据电流的热效应定义的.解题时要牢牢地记住这一点.列式计算时.时间的选取显得很关键.一般取一个周期为宜.像上面的例题. ②对于正弦交流电来说.有效值与最大值之间有如下的关系: 有的学生虽然知道非正弦交流电的有效值不能套用上述关系式进行计算.但由于对于有效值的概念没有真正理解.错误地认为电流的热效应该受正.反向电流的影响.把计算公式写成了 而导致误解. 还有的学生审题不清.把周期看成了.错误地把计算公式写成 又导致另一种错误答案. 要克服前一种错误只须明确:恒定电流通过纯电阻产生的热效应跟电流的方向无关.不存在相互抵消的问题,而对于后一种错误则要从培养良好的学习习惯.严谨认真的科学态度入手来克服. 对应训练1:如4所示.线圈的面积为.线圈共匝.其电阻为.外接电阻.匀强磁场的磁感应强度为.当线圈以的转速匀速转动时.试求 ⑴若从线圈中性面开始计时.写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式. ⑵线圈转动时感应电动势的瞬时值多大? ⑶电路中电压表和电流表的示数各是多大? ⑷从中性面开始计时.转动的过程中.通过电阻的电荷量为多少? 解析:⑴因线圈是从中性面开始计时.所以感应电动势的瞬时值表达式为 ⑵当时.感应电动势的瞬时值为 ⑶电动势的有效值为 所以电流表和电压表的示数分别为 ⑷内线圈转过的角度为 该过程中.磁通量的变化量为 感应电动势的平均值为 平均电流为 所以.在线圈转动的过程中.通过电阻的电荷量为 整理以上各式.得 知识链接: ①描述交变电流的物理量有瞬时值.最大值.有效值.平均值.这是描述交变电流强弱的物理量,另外还有角速度.转速.周期和频率等.这几个是描述交变电流变化快慢的物理量. ②要弄清楚上述几个物理量之间的关系及各自的用途.瞬时值是随时而变的.最大值就是瞬时值.计算电热.电功等物理量.考虑保险丝的熔断电流时用的都是交变电流的有效值.计算电荷量时用的是平均值.而考虑电容器等的击穿电压时用的则是交变电流的最大值. ③常识性问题:各种用电器的铭牌上所标的电压.电流值以及交流电表所测量的电压.电流值.还有我们平常所说的交变电流的电压.电流值.以及保险丝的熔断电流值等等.都是指的有效值.当然这也包括电容器外壳上所标的工作电压值. 对应训练2:如图4甲所示的电流通过图乙所示的电阻.则此交流电表的读数为 . 答案: 知识链接与误点警示: ①此图象反映的是一直流电的电流随时间变化的关系.电流表测出的是该直流电的“有效值 .求解的唯一思路还是要根据电流的热效应列式求解.但要注意:此直流电的变化周期是.而不是.前半个周期内电流的有效值和最大值满足正弦交流电的有效值和最大值之间的关系. ②有的学生不加思考.看到此直流电在一个周期内的图象只有正弦交流电一个周期内的一半.就错误地得出:此直流电的“有效值 .即交流电表的读数应该是正弦交流电电流有效值的一半.这是非常错误的. 【查看更多】

     

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