交变电流的产生和描述.pptx

【例证例证】一个边长为一个边长为6 cm6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中的正方形金属线框置于匀强磁场中,线线框平面与磁场垂直框平面与磁场垂直,电阻为电阻为0.36.0.36.磁感应强度磁感应强度B B随时间随时间t t的变化的变化关系如图所示关系如图所示,则线框中感应电流的有效值为则线框中感应电流的有效值为()()A.A.B.B.C.C.D.D.【规范解答规范解答】选选B.B.由法拉第电磁感应定律和欧姆定律由法拉第电磁感应定律和欧姆定律可得可得0 03 s3 s内，内，3 35 s5 s内，内，于是可作出于是可作出i i随时间变化的图象如图所示随时间变化的图象如图所示由有效值的定义，由有效值的定义，Q Q直直=Q=Q交交，I I2 21 1RtRt1 1+I+I2 22 2RtRt2 2=I=I2 2RtRt，其中，其中t t1 1=3 s,t=3 s,t2 2=2 s,t=t=2 s,t=t1 1+t+t2 212101210-10-10R+1810R+1810-10-10R=5RIR=5RI2 2，解得解得I=10I=10-5-5 A A，故故B B选项正确选项正确.(2011(2011安徽高考安徽高考)如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为磁感应强度为B.B.电阻为电阻为R R、半径为、半径为L L、圆心角为、圆心角为4545的扇形闭合的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的导线框绕垂直于纸面的O O轴以角速度轴以角速度匀速转动匀速转动(O(O轴位于磁场边轴位于磁场边界界).).则线框内产生的感应电流的有效值为则线框内产生的感应电流的有效值为()()A.B.C.D.A.B.C.D.【解析解析】选选D.D.线框进入磁场和穿出磁场产生的感应电动势均为线框进入磁场和穿出磁场产生的感应电动势均为E=BLE=BL2 2,产生感应电动势的时间均为产生感应电动势的时间均为 ,由一个周期产生的由一个周期产生的电热电热 解得解得 选选D.D.4.(20124.(2012潍坊模拟潍坊模拟)如图所示，单匝如图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线匀强磁场中，线圈轴线OOOO与磁场边与磁场边界重合，线圈绕界重合，线圈绕OOOO轴匀速转动，轴匀速转动，t t=0=0时刻线圈平面与磁场方向垂直，规时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿定电流方向沿abcdaabcda为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是图象是()()【解析解析】选选D.D.由楞次定律可知由楞次定律可知,前半个周期感应电流沿前半个周期感应电流沿abcdaabcda方方向，后半个周期沿向，后半个周期沿adcbaadcba方向，因线圈绕垂直磁场的轴匀速转动，方向，因线圈绕垂直磁场的轴匀速转动，所以产生正弦式电流，所以产生正弦式电流，D D正确正确.4.(20124.(2012潍坊模拟潍坊模拟)如图所示，单匝如图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线匀强磁场中，线圈轴线OOOO与磁场边与磁场边界重合，线圈绕界重合，线圈绕OOOO轴匀速转动，轴匀速转动，t t=0=0时刻线圈平面与磁场方向垂直，规时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿定电流方向沿abcdaabcda为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是图象是()()【解析解析】选选D.D.由楞次定律可知由楞次定律可知,前半个周期感应电流沿前半个周期感应电流沿abcdaabcda方方向，后半个周期沿向，后半个周期沿adcbaadcba方向，因线圈绕垂直磁场的轴匀速转动，方向，因线圈绕垂直磁场的轴匀速转动，所以产生正弦式电流，所以产生正弦式电流，D D正确正确.5.5.用均匀导线弯成正方形闭合线框用均匀导线弯成正方形闭合线框abcdabcd，线框每边长，线框每边长10 cm10 cm，每边的，每边的电阻值为电阻值为0.1.0.1.把线框放在磁感把线框放在磁感应强度为应强度为B=0.1 TB=0.1 T的匀强磁场中，的匀强磁场中，并使它绕轴并使它绕轴O O1 1O O2 2以以=100 rad/s=100 rad/s的角速度旋转，旋转方向如图所示的角速度旋转，旋转方向如图所示(沿沿O O2 2O O1 1由由O O2 2向向O O1 1看为顺时针看为顺时针方向方向).).已知已知O O1 1、O O2 2两点分别在两点分别在adad和和bcbc上，轴上，轴O O1 1O O2 2在线框平面内，在线框平面内，并且垂直于并且垂直于B B，O O1 1d=3Od=3O1 1a,Oa,O2 2c=3Oc=3O2 2b.b.(1)(1)当线框平面转至和当线框平面转至和B B平行的瞬时平行的瞬时(如图所示位置如图所示位置)每个边产生的感应电动势的大小各是多少？每个边产生的感应电动势的大小各是多少？线框内感应电流的大小是多少？方向如何？线框内感应电流的大小是多少？方向如何？(2)(2)求线框由图所示位置旋转求线框由图所示位置旋转 的过程中产生的平均电动势的的过程中产生的平均电动势的大小；大小；(3)(3)线框旋转一周内产生的热量为多少？线框旋转一周内产生的热量为多少？【解析解析】(1)(1)令令L L表示正方形线框的边长，表示正方形线框的边长，R R表示其每边的电阻表示其每边的电阻值，则值，则L=0.1 mL=0.1 m，R=0.1 R=0.1，设此时，设此时cdcd段感应电动势的大小为段感应电动势的大小为E Ecdcd，abab段感应电动势的大小为段感应电动势的大小为E Eabab，则则dada段和段和bcbc段不切割磁感线，所以它们的电动势都是零段不切割磁感线，所以它们的电动势都是零.线框中的感应电动势线框中的感应电动势:E=E:E=Eabab+E+Ecdcd=0.1 V(=0.1 V(或由或由E=BSE=BS求得求得)线框中的感应电流为线框中的感应电流为根据楞次定律或右手定则，可判断电流方向沿根据楞次定律或右手定则，可判断电流方向沿dcbad.dcbad.(2)(2)根据法拉第电磁感应定律，线框由图所示位置旋转根据法拉第电磁感应定律，线框由图所示位置旋转 的过程的过程中产生的平均电动势的大小中产生的平均电动势的大小(3)(3)线框旋转一周产生的热量为线框旋转一周产生的热量为答案：答案：(1)E(1)Ecdcd=0.075 V E=0.075 V Eabab=0.025 V E=0.025 V Edada=E=Ebcbc=0=00.25 A 0.25 A 方向沿方向沿dcbad (2)0.083 Vdcbad (2)0.083 V(3)7.8510(3)7.8510-4-4 J J