高中物理 第2章 交變電流與發(fā)電機(jī) 2_1怎樣產(chǎn)生交變電流教師用書 滬科版選修3-2

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2.1　怎樣產(chǎn)生交變電流 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.了解交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu). 2.知道交變電流的概念及產(chǎn)生原理. 3.掌握交變電流的變化規(guī)律及兩種表示方法.(重點(diǎn)) 4.掌握交變電流的中性面，最大值、瞬時(shí)值及方向的變化.(難點(diǎn)) 交 變 電 流 1.定義 大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流. 2.正弦式交變電流 當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交變電流的電流和電壓都按正弦函數(shù)規(guī)律變化，這種電流叫正弦式交變電流. 1.變化的電流都是交變電流.() 2.恒定電流的大小方向都不變，所以它是直流電.(√) 3.線圈只要在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)就能產(chǎn)生正弦式交變電流.() 1.如何區(qū)分直流電與交變電流？ 【提示】　區(qū)分直流電和交變電流的唯一標(biāo)準(zhǔn)是看電流的方向是否隨時(shí)間變化.不變的是直流電，變化的是交變電流. 2.所有的交流電都是正弦交變電流嗎？ 【提示】　不是.只有按正弦規(guī)律變化的電流才是正弦交變電流. 如圖211所示，圖甲為小燈泡接到干電池上，圖乙為小燈泡接到手搖模型發(fā)電機(jī)的輸出端. 甲　　　　　　　　　　乙 圖211 探討1：閉合開關(guān)，手搖發(fā)電機(jī)的手柄，兩燈泡的發(fā)光情況有什么不同？這種現(xiàn)象能夠說明什么？ 【提示】　圖甲小燈泡亮度不變，圖乙小燈泡亮度不斷變化，說明圖乙中發(fā)電機(jī)的輸出電流大小是變化的. 探討2：若把電流表接到圖乙中發(fā)電機(jī)的輸出端，觀察電流表指針的擺動(dòng)情況，其擺動(dòng)情況能說明什么問題？ 【提示】　電流表的指針隨線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)不停地在“0”刻度線兩側(cè)左右擺動(dòng)，說明發(fā)電機(jī)的輸出電流的大小和方向是周期性變化的. 1.電流分類：按電流的方向是否變化分直流和交流兩種，方向不變的電流稱為直流，方向變化的電流稱為交流. 2.直流分類：分為恒定電流和脈動(dòng)直流，其中大小、方向都不隨時(shí)間改變的電流叫恒定電流，方向不隨時(shí)間改變而大小隨時(shí)間改變的電流叫脈動(dòng)直流. 3.交流分類：按交流電圖像特點(diǎn)分正弦(或余弦)式交變電流、矩形波交變電流、鋸形波交變電流等. 1.(多選)如圖所示圖像中屬于交流電的有(　　) (　　) A　　　　　　B　　　　　　　C　　　　　　D 【解析】　D圖表示的電流大小發(fā)生了周期性變化，而方向沒有變化.A、B、C圖中的電流方向均發(fā)生了周期性變化. 【答案】　ABC 2. (多選)關(guān)于交變電流和直流電的說法中，正確的是 (　　) A.如果電流的大小做周期性變化，則一定是交變電流 B.直流電的大小可以變化，但方向一定不變 C.交變電流一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的 D.方向隨時(shí)間變化的電流屬于交變電流 【解析】　直流電的方向不發(fā)生變化，而大小可以改變，A錯(cuò)誤，B正確.交變電流是指方向發(fā)生周期性變化的電流，可以是鋸齒形、矩形波形、尖脈沖波形以及正弦波形等，這些都屬于交變電流.C錯(cuò)誤，D正確. 【答案】　BD 3.(多選)對(duì)于如圖212所示的電流i隨時(shí)間t做周期性變化的圖像，下列說法中正確的是(　　) 圖212 A.電流大小變化，方向不變，是直流電 B.電流大小、方向都變化，是交流電 C.電流最大值為0.2 A，周期為0.01 s D.電流大小變化，方向不變，不是直流電，是交流電 【解析】　從題中可以看出，電流最大值為0.2 A，周期為0.01 s，電流大小變化，但方向不變，是直流電，不是交流電. 【答案】　AC 交變電流與直流電的本質(zhì)區(qū)別 (1)交變電流的大小不一定變化，如方形波交變電流，其大小可以是不變的；直流電的大小不一定不變. (2)交變電流與直流電的最大區(qū)別在于交變電流的方向發(fā)生周期性變化，而直流電的方向不變. 交 流 發(fā) 電 機(jī) 1.基本組成 由產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的線圈(電樞)和產(chǎn)生磁場的磁體組成. 2.發(fā)電機(jī)的基本種類 (1)旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)：電樞旋轉(zhuǎn)，磁極不動(dòng)；提供500 V以下的電壓. (2)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)：磁極旋轉(zhuǎn)，電樞不動(dòng)；提供幾千到幾萬伏的電壓，輸出功率可達(dá)幾十萬千瓦. 3.中性面 線圈平面與磁感線垂直的位置，此位置磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢為零. 4.表達(dá)式 若從中性面開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emaxsin ωt，Emax是感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值. 5.電能來源 轉(zhuǎn)子的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)的電能. 1.線圈每轉(zhuǎn)一周經(jīng)過中性面兩次.(√) 2.當(dāng)線圈經(jīng)過中面性時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應(yīng)電流也最大.() 3.發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置.(√) 1.當(dāng)正弦交變電流從不同位置開始計(jì)時(shí)時(shí)，交變電流的瞬時(shí)值的表達(dá)式一樣嗎？ 【提示】　不一樣.當(dāng)從中性面開始計(jì)時(shí)時(shí)，交流電的電動(dòng)勢瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsin ωt；當(dāng)從垂直于中性面的位置開始計(jì)時(shí)時(shí)，該時(shí)刻的電動(dòng)勢瞬時(shí)值為最大，瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emcos ωt. 2.發(fā)電機(jī)工作過程中能量是如何轉(zhuǎn)化的？ 【提示】　發(fā)電機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中會(huì)受到安培力，安培力的作用總是阻礙轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)，在這一過程中發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成了電能. 如圖213所示中，圖甲中線圈平面恰好垂直于磁感線方向，圖乙中線圈平面恰好平行于磁感線方向. 甲　 　　乙 圖213 探討1：圖甲中線圈此時(shí)的感應(yīng)電流是多少？磁通量的變化率又是多大？若以此位置開始計(jì)時(shí)，請(qǐng)寫出感應(yīng)電流的表達(dá)式. 【提示】　感應(yīng)電流為零，線圈磁通量的變化率也是零，感應(yīng)電流表達(dá)式：i＝Imsin ωt. 探討2：圖乙中線圈此時(shí)的磁通量是多少？磁通量的變化率有何特點(diǎn)？若以此位置開始計(jì)時(shí)，請(qǐng)寫出感應(yīng)電流的表達(dá)式. 【提示】　磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電流表達(dá)式：i＝Imcos ωt. 1.過程分析 如圖214所示為線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中的幾個(gè)關(guān)鍵位置.圖甲、丙、戊所示的位置，線圈平面垂直于磁感線，各邊都不切割磁感線，線圈中沒有感應(yīng)電流，這樣的位置叫中性面.圖乙、丁所示的位置，線圈平面與磁場方向平行，ab、cd兩邊垂直切割磁感線，此時(shí)線圈的感應(yīng)電流達(dá)到最大值. 圖214 這五個(gè)位置的中間過程，各有變化的電流存在，從圖中可以看到，當(dāng)ab邊向右、cd邊向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流是沿abcd方向流動(dòng)的.當(dāng)ab邊向左、cd邊向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流是沿dcba方向流動(dòng)的. 由以上分析可知，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，感應(yīng)電流的大小和方向都在變化，每轉(zhuǎn)動(dòng)一周重復(fù)這種變化一次，這樣線圈所在的電路中就出現(xiàn)了大小和方向都做周期性變化的交變電流. 2.中性面特點(diǎn) 線圈平面垂直于磁感線時(shí)，線圈中的感應(yīng)電流為零，這一位置叫中性面.線圈平面經(jīng)過中性面時(shí)，電流方向就發(fā)生改變，線圈繞軸轉(zhuǎn)一周經(jīng)過中性面兩次，因此感應(yīng)電流方向改變兩次. 3.從中性面開始計(jì)時(shí)，交變電流的電動(dòng)勢、電流、路端電壓的圖像都是正弦曲線 圖215 4.瞬時(shí)值表達(dá)式的推導(dǎo) (1)如圖216為發(fā)電機(jī)線圈平面圖，AB、CD邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢e＝2BLvsin θ. 圖216 (2)若從中性面開始計(jì)時(shí)，則 Em＝2BLv，θ＝ωt 瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsin ωt. 5.從任意位置計(jì)時(shí)，瞬時(shí)值表達(dá)式 e＝Emsin(ωt＋α) 當(dāng)α＝時(shí)，即從最大值位置開始計(jì)時(shí).這時(shí)e＝Emcos ωt. 4.關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電流，下列說法中正確的是(　　) A.線圈每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向改變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢方向不變 B.線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向就改變一次 C.線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢方向都要改變一次 D.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢方向都要改變一次 【解析】　線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢的方向都要改變一次，轉(zhuǎn)動(dòng)一周方向改變兩次，因此C正確，A、B、D錯(cuò)誤. 【答案】　C 5.一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖像如圖217甲所示，則下列說法中正確的是(　　) 圖217 A.t＝0時(shí)刻，線圈平面與中性面垂直 B.t＝0.01 s時(shí)刻，Φ的變化率最大 C.t＝0.02 s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢達(dá)到最大 D.該線圈產(chǎn)生的相應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢的圖像如圖217乙所示 【解析】　由題圖甲可知t＝0時(shí)刻，線圈的磁通量最大，線圈處于中性面；t＝0.01 s時(shí)刻，磁通量為零，但變化率最大，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；t＝0.02 s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢應(yīng)為零，C、D項(xiàng)均錯(cuò)誤. 【答案】　B 6.有一個(gè)正方形線圈的匝數(shù)為10匝，邊長為20 cm，線圈總電阻為1 Ω，線圈繞OO′軸以10π rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖218所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T，問： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000063】 圖218 (1)該線圈產(chǎn)生的交變電流電動(dòng)勢的最大值、電流的最大值分別是多少. (2)若從中性面位置開始計(jì)時(shí)，寫出感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的表達(dá)式. (3)線圈從中性面位置開始，轉(zhuǎn)過30時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值是多大. 【解析】　(1)交變電流電動(dòng)勢的最大值為 Em＝2nBLv＝nBSω＝100.50.2210π V≈6.28 V 電流的最大值為Im＝≈6.28 A. (2)從中性面位置開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsin ωt≈6.28sin 10πtV. (3)線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)過30，感應(yīng)電動(dòng)勢e＝Emsin 30≈3.14 V. 【答案】　(1)6.28 V　6.28 A　(2)e＝6.28sin 10πtV　(3)3.14 V 最大值與表達(dá)式 1.感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值由線圈匝數(shù)n，磁感應(yīng)強(qiáng)度B，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω及線圈面積S決定，與線圈的形狀無關(guān)，與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置無關(guān). 2.書寫感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值表達(dá)式時(shí)一定要確定線圈的計(jì)時(shí)位置，e＝Emsin ωt表示形式僅限于自中性面開始計(jì)時(shí)的情況.當(dāng)從垂直中性面開始計(jì)時(shí)時(shí)，表達(dá)式應(yīng)為e＝Emcos ωt. 學(xué)業(yè)分層測評(píng)(七)　 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交流電.穿過線圈的磁通量Φ與感應(yīng)電動(dòng)勢e的大小關(guān)系正確的是 (　　) ①Φ最大，e最大；②Φ最小，e最??；③Φ最大，e最??；④Φ最小，e最大. A.①②　　 B.③④ C.①④ D.②③ 【解析】　當(dāng)磁通量Φ最大時(shí)，線圈平面垂直于磁感線，線圈不切割磁感線，e最小為零；當(dāng)磁通量Φ最小時(shí)，線圈平面平行于磁感線，線圈垂直切割磁感線，e最大，故B正確. 【答案】　B 2.(多選)下列各圖中，哪些情況線圈中能產(chǎn)生交流電(　　) 【解析】　線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中磁通量發(fā)生改變時(shí)，才能產(chǎn)生交流電，A項(xiàng)中磁通量不變，故A項(xiàng)不符合題意. 【答案】　BCD 3.(多選)矩形線圈的匝數(shù)為50匝，在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示.下列結(jié)論正確的是 (　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000064】 圖219 A.在t＝0.1 s和t＝0.3 s時(shí)，電動(dòng)勢最大 B.在t＝0.2 s和t＝0.4 s時(shí)，電動(dòng)勢改變方向 C.電動(dòng)勢的最大值是157 V D.在t＝0.4 s時(shí)，磁通量變化率最大，其值為3.14 Wb/s 【解析】　在t＝0.1 s和t＝0.3 s時(shí)，矩形線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為0，電動(dòng)勢為0，此時(shí)電動(dòng)勢改變方向.故A、B錯(cuò)誤.由圖像可知，周期為0.4 s，故角速度ω＝＝5π，而最大電動(dòng)勢為Em＝nBSω＝157 V，C正確.在t＝0.4 s時(shí)，磁通量為0，磁通量變化率最大，其值為3.14 Wb/s.故D正確. 【答案】　CD 4.(2016西北工大附中高二檢測)如圖2110甲所示，一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢e隨時(shí)間t的變化如圖2110乙所示，下列說法中正確的是(　　) 甲　　　　　　　　　乙 圖2110 A.t1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零 B.t2時(shí)刻線圈位于中性面 C.t3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大 D.每當(dāng)e變化方向時(shí)，通過線圈的磁通量最大 【解析】　t1、t3時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢為零，線圈位于中性面位置，所以穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，A、C錯(cuò)誤；t2時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢最大，線圈位于垂直于中性面的位置，穿過線圈的磁通量為零，B錯(cuò)誤；由于線圈每經(jīng)過一次中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大，e變換方向，所以D正確. 【答案】　D 5.(多選)如圖2111所示，一正方形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，沿著OO′觀察，線圈沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng).已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.線圈匝數(shù)為n，邊長為l，電阻為R，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω.則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000065】 圖2111 A.線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda B.穿過線圈的磁通量為0 C.線圈中的感應(yīng)電流為 D.穿過線圈磁通量的變化率為0 【解析】　圖示位置，線圈平面與磁場平行，所以穿過線圈的磁通量為零，磁通量的變化率最大，B正確，D錯(cuò)誤；此時(shí)由右手定則可知電流方向?yàn)閍dcba，A錯(cuò)誤；由峰值表達(dá)式Em＝nBSω可知Im＝，圖示位置感應(yīng)電流等于峰值，C正確. 【答案】　BC 6.(多選)一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢e＝220sin(100πt)V，則下列判斷正確的是(　　) A.t＝0時(shí)，線圈位于中性面位置 B.t＝0時(shí)，穿過線圈平面的磁通量最大 C.t＝0時(shí)，線圈的有效切割速度方向垂直磁感線 D.t＝0時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢達(dá)到峰值 【解析】　因按正弦規(guī)律變化，故t＝0時(shí)線圈位于中性面，A正確；t＝0時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，B正確；t＝0時(shí)，線圈的有效切割速度方向與磁感線平行，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，故C、D錯(cuò)誤. 【答案】　AB 7.如圖所示，單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線OO′與磁感線垂直.已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T，線圈所圍面積S＝0.1 m2，轉(zhuǎn)速12r/min.若從中性面開始計(jì)時(shí)，則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式應(yīng)為(　　) 圖2112 A.e＝120πsin(120t)V B.e＝24πsin(120t)V C.e＝0.04πsin(0.4πt)V D.e＝0.4πcos(2πt)V 【解析】　角速度ω＝2πn＝2πrad/s＝0.4 πrad/s.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值 Em＝BSω＝10.10.4πV＝0.04πV. 則感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值表達(dá)式 e＝Emsin ωt＝0.04πsin(0.4πt)V.故正確答案為C. 【答案】　C 8.(多選)(2016邯鄲高二檢測)如圖2113所示，形狀或轉(zhuǎn)軸位置不同、但面積均為S的單匝線圈處在同一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，以相同的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示的位置開始計(jì)時(shí)，則下列正確的說法是 (　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000066】 圖2113 A.感應(yīng)電動(dòng)勢峰值相同 B.感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值不同 C.感應(yīng)電動(dòng)勢峰值、瞬時(shí)值都不同 D.感應(yīng)電動(dòng)勢峰值、瞬時(shí)值都相同 【解析】　當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸不是線圈對(duì)稱軸時(shí)，只要轉(zhuǎn)軸與磁場垂直，不論線圈形狀如何，轉(zhuǎn)軸位置如何，最大值均為Em＝NBSω，S、ω、B、N相同，所以Em相同，從中性面開始計(jì)時(shí)，瞬時(shí)值為正弦形式e＝Emsin ωt，可見瞬時(shí)值也相同，A、D對(duì). 【答案】　AD [能力提升] 9.如圖2114所示，虛線上方空間有勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，直角扇形導(dǎo)線框繞垂直于紙面的軸O以角速度ω勻速逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).設(shè)線框中感應(yīng)電流的方向以逆時(shí)針為正，線框處于圖示位置時(shí)為時(shí)間零點(diǎn).那么，在選項(xiàng)中能正確表明線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周感應(yīng)電流變化情況的是(　　) 圖2114 【解析】　由圖示位置計(jì)時(shí)，前周期無電流，第2個(gè)周期電流保持不變，第3個(gè)周期無電流，第4個(gè)周期電流反向且保持不變，故A正確. 【答案】　A 10.如圖2115甲所示，A，B為兩個(gè)相同的環(huán)形線圈，共軸并靠近放置，A線圈中通有如圖2115乙所示的電流i，則(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000067】 甲　　　　　　　　　　乙 圖2115 ①在t1到t2時(shí)間內(nèi)A，B兩線圈相吸　②在t2到t3時(shí)間內(nèi)A，B兩線圈相斥?、踭1時(shí)刻兩線圈間作用力為零?、躷2時(shí)刻兩線圈的相互作用力最大 (　　) A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④ 【解析】　本題考查交變電流的變化規(guī)律和圖像.由t1到t2時(shí)間內(nèi)，穿過B線圈的磁通量在減小，所以B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與A中相同，即相吸；由t2到t3時(shí)間內(nèi)，穿過B線圈的磁通量在增大，B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與A中相反，即相斥；t1時(shí)刻A中電流最大，B中感應(yīng)電流為零，t2時(shí)刻A中電流為零，而B中感應(yīng)電流最大，在t1，t2時(shí)刻兩線圈的相互作用力都為零.故正確答案為A. 【答案】　A 11.某一交變電流如圖2116所示. 圖2116 (1)該圖像表示線圈在何處開始計(jì)時(shí)？ (2)線圈在哪些時(shí)刻處于與磁場方向垂直的位置？ (3)t1、t2時(shí)刻線圈分別處于與磁場方向垂直的面夾角多大處？ 【解析】　(1)e t圖線為正弦函數(shù)圖線，說明是從線圈位于中性面位置開始計(jì)時(shí)的，此時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，而線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢卻為0. (2)當(dāng)線圈處于與磁場方向垂直的位置(中性面)時(shí)，e＝0，所以有0、t3、t6、t8各時(shí)刻. (3)由圖像知，e＝Emsin ωt式中Em＝10 V.當(dāng)t＝t1時(shí)，e＝5 V，有θ1＝ωt1＝45 ；當(dāng)t＝t2時(shí)，e＝10 V＝Em，有θ2＝ωt2＝90 . 【答案】　(1)中性面處開始計(jì)時(shí)　(2)0，t3，t6，t8 (3)45　90 12.一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)，其線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交流感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為311 V，線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是100π rad/s. (1)寫出感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式. (2)若該發(fā)電機(jī)只與含電阻的負(fù)載組成閉合電路，電路中的總電阻為100 Ω，試寫出通過負(fù)載的電流的瞬時(shí)值表達(dá)式.并求在t＝ s時(shí)電流的瞬時(shí)值為多少？ 【解析】　(1)因交流發(fā)電機(jī)的線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，所以該交變電流為正弦交流電.感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值Em＝311 V，角速度ω＝100π rad/s，所以感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式是e＝311sin (100πt) V. (2)根據(jù)歐姆定律，電路中電流的最大值為 Im＝＝ A＝3.11 A 所以通過負(fù)載的電流的瞬時(shí)值表達(dá)式是 i＝3.11sin (100πt) A 當(dāng)t＝ s時(shí)，電流的瞬時(shí)值為 i＝3.11sin(100π) A≈1.56 A 【答案】　(1)e＝311sin(100πt) A (2)i＝3.11sin(100πt) A　1.56 A