高二物理交变电流的产生及描述

高二物理交变电流的产生及描述内容摘要：

2) 线圈平面处于跟中性面垂直的位置即线圈平面平行于磁感线时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，感应电动势、感应电流均最大，电流方向不变． 第 44讲 │ 要点探究 例 1 [ 2020 郑州模拟 ] 交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 OO ′ 匀速转动．一小型发电机的线圈共 220 匝，线圈面积 S ＝ 5 m2，线圈转动的频率为 50 Hz ，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度 B ＝2πT . 为了用此发电机发出的交流电带动两个标有 “ 220 V 1 1 kW ” 的电动机正常工作，需在发电机的输出端 a 、 b 与电动机之间接一个理想变压器，电路如图 44 － 4 所示．求： ( 1) 发电机的输出电压； ( 2) 变压器原、副线圈的匝数比； ( 3) 与变压器原线圈串联的交流电流表的示数． 第 44讲 │ 要点探究 图 44 － 4 第 44讲 │ 要点探究 例 1 ( 1 ) 1 1 0 0 V ( 2 ) 5 ( 3 ) 20 A 第 44讲 │ 要点探究 [ 解析 ] (1 ) 最大电动势为 Em＝ NBS ω ＝ 2πNBSf ＝ 2π 220 2π 0. 05 50 V ＝ 1 10 0 2 V 发电机输出电压 U1＝Em2＝ 1 10 0 V (2 ) 变压器原、副线圈的匝数比为n1n2＝U1U2＝1 10 0 V22 0 V＝ 5 (3 ) 由 P ＝ UI 得副线圈的总电流为 I2＝ 2PU2＝ 2 11 103220A ＝ 10 0 A 由I1I2＝n2n1得 I1＝n2n1I2＝15 10 0 A ＝ 20 A 第 44讲 │ 要点探究 [ 点评 ] 关于正弦式交变电流的产生 ， 要求能根据题目给出的条件写出感应电动势或感应电流的瞬时表达式 ， 并能将表达式与图象以及磁通量的变化规律结合起来 ． 本题考查的是关于交变电流的最大值 、 有效值等问题 ， 变式题考查的则是感应电动势的表达式及交变电流的图象问题 ． 第 44讲 │ 要点探究 [ 20 09 福建卷 ] 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图 44 － 5 甲所示．已知发电机线圈内阻为 5. 0 Ω ，则外接一只电阻为 95 .0 Ω 的灯泡，如图乙所示，则 ( ) 图 44 － 5 A. 电压表的示数为 22 0 V B. 电路中的电流方向每秒改变 50 次 C. 灯泡实际消耗的功率为 48 4 W D. 发电机线圈内阻每秒产生的焦耳热为 24 .2 J 第 44讲 │ 要点探究 变 式题 D [ 解析 ] 电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由图象知电动势的最大值 Em＝ 220 2 V ，有效值 E ＝ 22 0 V ，灯泡两端电压 U ＝RER ＋ r＝ 20 9 V ，选项 A 错误；由图象知 T ＝ 0. 02 s ，一个周期内电流方向变化两次，可知 1 s 内电流方向变化 100 次，选项 B 错误；灯泡的实际功率 P ＝U2R＝209295 W ＝ 45 9. 8 W ，选项 C 错误；电流的有效值 I ＝ER ＋ r＝ 2. 2 A ， 发电机线圈内阻每秒产生的焦耳热为 Q＝ I2rt ＝ 2. 22 5 1 J ＝ J ，选项 D 正确． ► 探究点二 交变电流的图象问题 第 44讲 │ 要点探究 交变电流的图象可提供的信息 1. 根据图象的意义，从图象的纵坐标轴上可以直接读出交变电流的峰值，从图象的横坐标轴上可以直接读出交变电流的周期，从而可推导出线圈转动的角速度及频率． 2. 周期与角速度、频率的关系是 T ＝1。