课件61张PPT。考点清单考点一 交流电 考向基础 一、交变电流及正弦式交变电流的产生 1.交变电流 大小和方向都随时间做① 周期性????变化的电流。如图甲、乙、丙、 丁所示都属于交变电流,其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变 电流,简称② 正弦式????电流,如图甲所示。 ?2.正弦式交变电流的产生 (1)产生方法:如图所示,将一个平面线圈置于匀强磁场中,并使它绕③???? 垂直????于磁感线的轴做匀速转动时,线圈中就会产生正弦式交变电流。 ? (2)中性面与最大值面 a.中性面:与磁场方向④ 垂直????的平面叫中性面。线圈处于中性面位 置时,各边都⑤ 不切割????磁感线(选填“切割”或“不切割”),线圈中 ⑥ 没有????感应电动势(选填“有”或“没有”),此位置磁通量⑦ 最大????,磁通量的变化率⑧ 最小????。 b.最大值面:与磁场方向平行的平面叫最大值面。线圈处于最大值面位 置时,切割方向垂直于磁场方向,感应电动势⑨ 最大????。此位置磁通 量⑩ 最小????,磁通量的变化率? 最大????。 二、正弦式交变电流的图像和三角函数的表达 1.正弦式交变电流:正弦式交变电流的电动势最大值Em=?????nBSω????,其 中?????n????是线圈的匝数,?????B????是匀强磁场的磁感应强度,?????S???? 是线圈面积,?????ω????是线圈绕转轴转动的角速度。若从线圈经过中性 面即线框与磁场垂直开始计时,则电动势瞬时值E=?????Em sin ωt????,而 磁通量瞬时值Φ=?????nBS cos ωt????,即当电动势按照正弦规律随时间变 化时,磁通量按照余弦规律随时间变化。2.正弦式交变电流的变化规律及对应图像四、周期与频率周期和频率:交变电流完成? 一次周期性变化????所用的时间叫周期;1 s内完成周期性变化的次数叫频率。它们和角速度间的关系为:?????ω= ?=2πf????。 考向突破 考向一 交变电流及正弦式交变电流的产生 1.正弦式交变电流的产生 矩形线圈绕垂直于匀强磁场的轴O转动时,线圈的两条边切割磁感线产 生感应电动势,如图所示,设线圈的匝数为n,转动角速度为ω,ab边的长度 为l1,ad边的长度为l2。 若从中性面开始计时,经时间t转到如图所示位置,线圈转过ωt。ab边产生的电动势 e1=nBl1ω·?l2 sin ωt cd边产生的电动势 e2=nBl1ω·?l2 sin ωt 据右手定则可知总电动势e=e1+e2=nBl1l2ω sin ωt=nBSω sin ωt。其中nBS ω为电动势的最大值。 ? 2.相关结论 (1)一个周期内电流的方向改变两次。 (2)线圈平面每经过中性面一次,电流方向改变一次。 (3)线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,所产生的正弦式交变电流与转轴的位置无关,与线圈的形状无关。例1 图1是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中, 有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO'转动,由线圈 引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO'转动的金属圆环相连 接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在 转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图2是线圈的主视 图,导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1,bc长度为 L2,线圈以恒定角速度ω逆时针转动。(只考虑单匝线圈) ?(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整个线圈中的感 应电动势e1的表达式; (2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时,如图3所示,试写出t 时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式; (3)若线圈电阻为r,求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。(其他电 阻均不计)解析 (1)矩形线圈abcd转动过程中,只有ab和cd切割磁感线,设ab和cd 的转动速度为v,则 v=ω·??① 在t时刻,导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为 ? E1=BL1vy?② 由图可知vy=v sin ωt?③ 则整个线圈的感应电动势为e1=2E1=BL1L2ω sin ωt?④ (2)当线圈由图3位置开始运动时,在t时刻整个线圈的感 ... ...
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