交變電流-電磁感應(yīng)復(fù)習(xí)題

1、交變電流 電磁感應(yīng)1交變電流產(chǎn)生(一)、交變電流：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流。如圖17-1所示（b）、（c）、（e）所示電流都屬于交流，其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流。如圖（b）所示。而（a）、(d)為直流其中（a）為恒定電流。（二）、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律 (1)、產(chǎn)生：當(dāng)線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的交流是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的。即正弦交流。圖17-1(2)、中性面：勻速旋轉(zhuǎn)的線(xiàn)圈，位于跟磁感線(xiàn)垂直的平面叫做中性面。這一位置穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大，但切割邊都未切割磁感線(xiàn)，或者說(shuō)這時(shí)線(xiàn)圈的磁通量變化率為零，線(xiàn)圈中無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

2、(3)、規(guī)律：從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，則e=NBSsint 。用表示峰值NBS則e=sint 2、表征交變電流大小物理量(1)瞬時(shí)值：對(duì)應(yīng)某一時(shí)刻的交流的值，用小寫(xiě)字母e i u表示(2)峰值：即最大的瞬時(shí)值。大寫(xiě)字母表示，Ummm m= nsB m=m/ R注意：線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線(xiàn)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為=NBS，即僅由匝數(shù)N，線(xiàn)圈面積S，磁感強(qiáng)度B和角速度四個(gè)量決定。與軸的具體位置，線(xiàn)圈的形狀及線(xiàn)圈是否閉合都是無(wú)關(guān)的。(3)有效值：a、意義：描述交流電做功或熱效應(yīng)的物理量b、定義：跟交流熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交流的有效值。c、正弦交流的有效值與峰值之間的關(guān)系

3、是= I= U=。e、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。對(duì)于交流電若沒(méi)有特殊說(shuō)明的均指有效值。f、在求交流電的功、功率或電熱時(shí)必須用交流電的有效值。(4)峰值、有效值、平均值在應(yīng)用上的區(qū)別。 峰值是交流變化中的某一瞬時(shí)值，對(duì)純電阻電路來(lái)說(shuō)，沒(méi)有什么應(yīng)用意義。若對(duì)含電容電路，在判斷電容器是否會(huì)被擊穿時(shí)，則需考慮交流的峰值是否超過(guò)電容器的耐壓值。 交流的有效值是按熱效應(yīng)來(lái)定義的，對(duì)于一個(gè)確定的交流來(lái)說(shuō)，其有效值是一定的。而平均值是由公式確定的，其值大小由某段時(shí)間磁通量的變化量來(lái)決定，在不同的時(shí)間段里是不相同的。在計(jì)算交流通過(guò)電阻產(chǎn)生的熱功率時(shí)，只能用

4、有效值，而不能用平均值。在計(jì)算通過(guò)導(dǎo)體的電量時(shí)，只能用平均值，而不能用有效值。 (5)、表征交變電流變化快慢的物理量a、周期T：電流完成一次周期性變化所用的時(shí)間。單位：s .b、頻率f：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位：Z.c、角頻率：就是線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。單位：rad/s.d、角速度、頻率、周期，的關(guān)系=2f=3、變壓器（1）變壓器的構(gòu)造： 原線(xiàn)圈、 副線(xiàn)圈、 鐵心（2）變壓器的工作原理：在原、副線(xiàn)圈上由于有交變電流而發(fā)生的互相感應(yīng)現(xiàn)象，叫做互感現(xiàn)象，互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)。（3）理想變壓器：磁通量全部集中在鐵心內(nèi)，變壓器沒(méi)有能量損失，輸入功率等于輸出功率。（4）理想變壓器電

5、壓跟匝數(shù)的關(guān)系： U1/U2= n1/n2 =（5）理想變壓器電流跟匝數(shù)的關(guān)系I1/I2= n2/n1 （適用于只有一個(gè)副線(xiàn)圈的變壓器） n1I1=n2I2+ n3I3+ n4I4+（6）注意事項(xiàng)：變壓器上的電壓是由原線(xiàn)圈決定的，而電流和功率是由副線(xiàn)圈上的負(fù)載來(lái)決定的。4、電能的輸送輸送電能的過(guò)程:輸送電能的過(guò)程如下所示：發(fā)電站升壓變壓器高壓輸電線(xiàn)降壓變壓器用電單位。 (2). 高壓輸電的道理思路：輸電導(dǎo)線(xiàn)（電阻）發(fā)熱損失電能減小損失。根據(jù)公式P=UI，要使輸電電流I減小，而輸送功率P不變（足夠大），就必須提高輸電電壓U。所以說(shuō)通過(guò)高壓輸電可以保證在輸送功率不變，減小輸電電流來(lái)減小輸送電的電能

6、損失。例1、交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生的電壓流表示式為，保持其他條件不變，使該線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)速和匝數(shù)同時(shí)增加一倍，則此時(shí)電壓流的變化規(guī)律變?yōu)椋?）ABCD1.1、關(guān)于線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電流，以下說(shuō)法正確的是（ ）A線(xiàn)圈每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向不變B線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向就改變一次C線(xiàn)圈每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都要改變一次D線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都要改變一次MN圖17-3QPABCDE1.2、如圖17-3所示，矩形線(xiàn)圈ACDE放在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線(xiàn)圈以相同的角速度，分別繞MN、PQ、AC、AE軸線(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)

7、圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為E1、E2、E3、E4，則下列關(guān)系中正確的是（ ）AE1=E2，E3=E4 BE1=E2=E3，E4=0 CE1=E2=E3=E4 DE2=E3，E1=E4例2、如圖17-4表示一交流隨時(shí)間變化的圖像，求此交流的有效值。2.1、一個(gè)矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線(xiàn)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為（V），則如下說(shuō)法中正確的是（ ）A此交流電的頻率是100Hz Bt=0時(shí)線(xiàn)圈平面恰與中性面重合C如果發(fā)電機(jī)的功率足夠大，它可使“220V100W”的燈泡正常發(fā)光 D用交流電壓表測(cè)量的讀數(shù)為V2.2、一個(gè)電熱器接在10V的直流電源上，在ts內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為Q，今將該電熱器接

8、在一交流電源上，它在2ts內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為Q，則這一交流電源的交流電壓的最大值和有效值分別是（ ）A最大值是V，有效值是10VB最大值是10V，有效值是VC最大值是V，有效值是5V D最大值是20V，有效值是V例3、如圖17-5所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)“”形導(dǎo)線(xiàn)框可繞AB軸轉(zhuǎn)動(dòng)，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B=T，線(xiàn)框的CD邊長(zhǎng)為20cm、CE、DF長(zhǎng)均為10cm，轉(zhuǎn)速為50r/s，若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)（1）寫(xiě)出線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。（2）若線(xiàn)框電阻r=3,再將AB兩端接“6V，12W”燈泡，小燈泡能否正常發(fā)光？若不能，小燈泡實(shí)際功率多大？ 解析： ABOabcd3.1、某矩形線(xiàn)圈，切割磁

9、感線(xiàn)的邊長(zhǎng)ab=40cm，寬ab=20cm，共50匝，磁感強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以300r/min，繞中心軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖17-6所示問(wèn)：（1）線(xiàn)圈角速度、頻率各多少？長(zhǎng)邊切割磁感線(xiàn)的線(xiàn)速度多大？（2）若t=0時(shí)線(xiàn)圈恰在中性面位置，寫(xiě)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式，求出當(dāng)t=0.025s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值（3）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值多少？從圖示位置轉(zhuǎn)動(dòng)900過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)值又是多少？（4）若線(xiàn)圈的電阻為10，為了使線(xiàn)圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，每秒要提供的機(jī)械能是多少？圖17-6例4、如圖17-7所示,理想變壓器鐵芯上繞有A、B、C三個(gè)線(xiàn)圈，匝數(shù)比為nA:nB:nC=4:2:1,在線(xiàn)圈B和C的兩端各接

10、一個(gè)相同的電阻R，當(dāng)線(xiàn)圈A與交流電源連通時(shí)，交流電流表A2的示數(shù)為I0，則交流電表A1的讀數(shù)為_(kāi)I0 。4.1有一個(gè)理想變壓器,原線(xiàn)圈1200匝,副線(xiàn)圈400匝,現(xiàn)在副線(xiàn)圈上接一個(gè)變阻器R,如圖17-9所示,則下列說(shuō)法中正確的是 ( ) A .安培表A1與A2的示數(shù)之比為3:1 圖17-9B .伏特表V1與 V2的示數(shù)之比為3:1C .當(dāng)變阻器滑動(dòng)頭向下移動(dòng)時(shí),原線(xiàn)圈的輸入功率將增加D .原、副線(xiàn)圈的功率之比為3:1例5、發(fā)電廠輸出的交流電壓為2.2萬(wàn)伏,輸送功率為2.2106瓦,現(xiàn)在用戶(hù)處安裝一降壓變壓器,用戶(hù)的電壓為220伏,發(fā)電廠到變壓器間的輸電導(dǎo)線(xiàn)總電阻為22歐,求:(1)輸電導(dǎo)線(xiàn)上損

11、失的電功率;(2)變壓器原副線(xiàn)圈匝數(shù)之比。5.1、遠(yuǎn)距離輸電，當(dāng)輸電電阻和輸送功率不變時(shí)，則（ ）A輸電線(xiàn)上損失的功率跟輸送電線(xiàn)上的電流的平方成正比B輸電線(xiàn)上損失的電壓跟輸送電線(xiàn)上的電流成正比C輸送的電壓越高，輸電線(xiàn)路上損失的電壓越大D輸電線(xiàn)上損失的功率跟輸送電壓的平方成正比5.2、用1萬(wàn)伏高壓輸送100千瓦的電功率，在輸電線(xiàn)上損失2%的電功率，則輸電線(xiàn)的電阻是_歐姆，如果把輸送電壓降低一半，則輸電線(xiàn)上損失功率將占輸送功率的_%。1.法拉第電磁感應(yīng)定律： 電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。2.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小計(jì)算公式1) EBLV (垂直平動(dòng)切割) 2) =?(普適

12、公式) (法拉第電磁感應(yīng)定律) 3) E= nBSsin（t+）；EmnBS (線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)切割)4) EBL2/2 (直導(dǎo)體繞一端轉(zhuǎn)動(dòng)切割) 3.楞次定律： 感應(yīng)電流具有這樣的方向，就是感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。 B感和I感的方向判定：楞次定律(右手) 深刻理解“阻礙”兩字的含義(I感的B是阻礙產(chǎn)生I感的原因) B原方向?；B原變化? (原方向是增還是減)；I感方向?才能阻礙變化；再由I感方向確定B感方向。楞次定律的多種表述： 從磁通量變化的角度：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。 從導(dǎo)體和磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)：導(dǎo)體和磁體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙相

13、對(duì)運(yùn)動(dòng)。 從感應(yīng)電流的磁場(chǎng)和原磁場(chǎng)：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)的變化。(增反、減同) 楞次定律的特例右手定則“阻礙”和“變化”的含義產(chǎn)生產(chǎn)生阻礙感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，而不是阻礙引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)。因此，不能認(rèn)為感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向和引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反。磁通量變化 感應(yīng)電流感應(yīng)電流的磁場(chǎng) 發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的這部分電路就相當(dāng)于電源，在電源的內(nèi)部，電流的方向是從低電勢(shì)流向高電勢(shì)。1如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=0.1T，金屬棒AB長(zhǎng)0.4m，與框架寬度相同，電阻為R=1/3,框架電阻不計(jì)，電阻R1=2，R2=1當(dāng)金屬棒以5m/s的速度勻速向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，求：(1)流過(guò)金屬

14、棒的感應(yīng)電流多大？ (2)若圖中電容器C為0.3F，則充電量多少？2（2003上海）粗細(xì)均習(xí)的電阻絲圍成的正方形線(xiàn)框置于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線(xiàn)框平面，其邊界與正方形線(xiàn)框的邊平行。 現(xiàn)使線(xiàn)框以同樣大小的速度沿四個(gè)不同方向平移出磁場(chǎng)，如圖100-1所示，則在移出過(guò)程中線(xiàn)框的一邊a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差絕對(duì)值最大的是（ ）3.豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán)，半徑為a，總電阻為R.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)環(huán)平面，與環(huán)的最高點(diǎn)A鉸鏈連接的長(zhǎng)度為2a、電阻為R/2的導(dǎo)體棒AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下（如圖）.當(dāng)擺到豎直位置時(shí)，B點(diǎn)的線(xiàn)速度為v，則這時(shí)AB兩端的電壓大小為（ ）A.2Bav B.BavC.2

15、Bav/3 D.Bav/34如圖100-3所示，U形導(dǎo)線(xiàn)框MNQP水平放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線(xiàn)方向與導(dǎo)線(xiàn)框所在平面垂直，導(dǎo)線(xiàn)MN和PQ足夠長(zhǎng)，間距為05m，橫跨在導(dǎo)線(xiàn)框上的導(dǎo)體棒ab的電阻r1.0，接在NQ間的電阻R4.O，電壓表為理想電表，其余電阻不計(jì)若導(dǎo)體棒在水平外力作用下以速度2.0m/s向左做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)線(xiàn)框間的摩擦(1)通過(guò)電阻R的電流方向如何? (2)電壓表的示數(shù)為多少?(3)若某一時(shí)刻撤去水平外力，則從該時(shí)刻起，在導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)1.0m的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)體棒的電荷量為多少?5.如圖所示，有一電阻不計(jì)的光滑導(dǎo)體框架，水平放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的豎直向上

16、的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，框架寬為l.框架上放一質(zhì)量為m、電阻為R的導(dǎo)體棒.現(xiàn)用一水平恒力F作用于棒上，使棒由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棒的速度為零時(shí)，棒的加速度大小為_(kāi)；當(dāng)棒的加速度為零時(shí)，速度為_(kāi).6.（2004年黃岡市）如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ水平放置，M、P間接阻值為R的固定電阻.金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，且始終與導(dǎo)軌接觸良好.導(dǎo)軌和金屬棒的電阻不計(jì).勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌所在平面.現(xiàn)用垂直于ab棒的水平向右的外力F，拉動(dòng)ab棒由靜止開(kāi)始向右做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則圖中哪一個(gè)能夠正確表示外力F隨時(shí)間變化的規(guī)律 7. 如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)。M

17、、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向下。導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略。讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計(jì)它們之間的摩擦。（1）由b向a方向看到的裝置如圖102-6所示，請(qǐng)?jiān)诖藞D中畫(huà)出ab桿下滑過(guò)程中某時(shí)刻的受力示意圖；（2）在加速下滑過(guò)程中，當(dāng)ab桿的速度大小為v時(shí)，求此時(shí)ab桿中的電流及其加速度的大?。唬?）求在下滑過(guò)程中，ab桿可以達(dá)到的速度最大值。MNab8.如圖所示，豎直平行金屬導(dǎo)軌M、N上端接有電阻R，金屬桿質(zhì)量為m，跨在平行導(dǎo)軌上，垂直導(dǎo)軌平面的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)為B，不計(jì)ab與導(dǎo)軌電阻，不計(jì)摩擦，且ab與導(dǎo)軌接觸良好，若ab桿在豎直向上的外力F作用下勻速上