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高中二年级物理

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    一正弦交流电的电压随时间变化规律如图所示,由图可知,该交流电的周期是________s,频率是________Hz,有效值是________V,电压瞬时值的表达式为________,每秒钟方向改变________次。若将该交流电压加在R=100Ω的电阻两端,则电阻消耗的功率是________W。

    本题信息:2012年新疆自治区期中题物理填空题难度一般 来源:马凤霞
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本试题 “一正弦交流电的电压随时间变化规律如图所示,由图可知,该交流电的周期是________s,频率是________Hz,有效值是________V,电压瞬时值的表达式为________,...” 主要考查您对

正弦式交变电流

交变电流的图像

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  • 正弦式交变电流
  • 交变电流的图像

正弦式交变电流:

1.基本产生方法
将闭合线圈置于匀强磁场,并绕垂直于磁场方向的轴做匀速转动,线圈中将产生按正(余)弦规律变化的交流电。

如图所示表示了线圈ABCD在磁场中逆时针转动一周的情况。前半周(甲→乙→丙)电流沿着DCBA方向流动(由右手定则分别判断ABCD边切割磁感线,而AD、BC边不切割磁感线),后半周(丙→丁→戊)电流方向为ABCD,两种情况交替出现,形成交变电流。
2.正弦式交变电流的其他产生方法
(1)从磁通量角度来看,当时,感应电动势所产生的电流为正弦式交变电流。
①磁场随时间按正弦或余弦规律变化

如图所示,当n匝线圈与磁场角放置时,设线圈面积为S,线圈中产生的感应电动势为
 
②面积随时间按正弦或余弦规律变化
这种情况通常是因导体运动引起的。
③面与磁场夹角随时问均匀变化这是上述产生正弦式交变电流的基本方法。
(2)从导体切割的角度来看,当时,可能的原因由可知,可能是中之一随时间变化引起的。
①导体棒运动
如图所示,当导体棒运动的速度满足时,产生的是正弦式交变电流

 
②有效长度变化如图所示,两条相间绝缘的导轨形状满足,当导体杆MN以速度v匀速沿导轨滑动时,在导轨间导体杆产生的电动势为


③磁场随空间变化
如图甲所示,磁场垂直于xoy平面,大小只在沿x 轴方向按图乙所示规律发生变化。当导体杆以速度v0 沿x轴匀速运动时,杆产生的是正弦式交变电流。



交变电流的图像:

正弦交流电的电动势e、电流i、和电压u,其变化规律可用函数图像描述。


图像问题的解决方法:

描述矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动所产生的正弦交变电流,一般有两种方法。
1.公式法
若匀速转动的线圈从中性面开始计时,线圈中瞬时感应电动势的变化规律为,此时,电路中的电流瞬时值的表达式为
2.图像法
式中的t为自变量所画函数图像如图所示,图像能直观、方便地表示出交变电流的电动势e(或i)随时间的变化情况。

解决图像问题的基本方法是:“一看”、“二变”、 “三判断”。即:
一看:看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”。
二变:掌握“图与图”、“图与式”和“图与物”之间的变通能力。
三判断:结合图像和公式进行正确的分析和判断。


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