DOC《交变电流》

若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为― 求与电流的热效应有关的量,如电功、电功率、电热等要用有效值,电功率P= 万能模型――电动机、发电机模型 1.模型概述 电动机 模型和 发电机 模型是高考题中时常出现的题型,凡在安培力作用下于磁场中运动的通电导体均可看作电动机模型,在外力作用下于磁场中做切割磁感线运动的导体均可看作发电机模型,此模型综合考查了磁场力的作用、电磁感应、恒定电流、交流电、能量转化与守恒等知识. 2.模型特点 电动机 发电机 工作原理 通电线圈在磁场中受到安培力而转动 闭合线圈在磁场中受外力转动,产生感应电动势 续表 电动机 发电机 能量转化 电能转化为机械能 机械能转化为电能 工作原理 通电线圈在磁场中受到安培力而转动 闭合线圈在磁场中受外力转动,产生感应电动势 解题要点 (1)产生的感应电动势方向由右手定则判定 (2)能量关系:P总=P输出+P热(3)实际功率:P实际≤P额定 (4)电压、电流关系:U>

IR (1)受力由左手定则来判断 (2)感应电动势大小由法拉第电磁感应定律计算 (3)注意感应电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值的计算 (4)能量转化中满足守恒 形象比喻 左手抓着电动机 右手抓着发电机 [示例1] 如图10-1-6所示为电动机的简化模型,线圈abcd可绕轴O1O2自由转动.当线圈中通入如图所示的电流时,顺着O1O2的方向看去,线圈将( ) 图10-1-6 A.顺时针转动 B.逆时针转动 C.仍然保持静止 D.既可能顺时针转动,也可能逆时针转动 [解析] 在题中图示位置,由左手定则可以判断,ab边受到的安培力向上,cd边受到的安培力向下,则线圈顺时针转动,故A项正确. [答案] A [示例2] (2012・江苏高考)某兴趣小组设计了一种发电装置,如图10-1-7所示.在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为 图10-1-7 (1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em;

(2)线圈切割磁感线时,bc边所受安培力的大小F;

(3)外接电阻上电流的有效值I. [解析] (1)bc、ad边的运动速度v=ω 图10-1-8 A.电压表 [随堂巩固提升] 1.(2011・天津高考)在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图10-1-9甲所示,产生的交变电动势的图象如图乙所示,则( ) 图10-1-9 A.t=0.005 s时线框的磁通量变化率最大 B.t=0.01 s时线框平面与中性面重合 C.线框产生的交变电动势有效值为311 V D.线框产生的交变电动势频率为50 Hz 解析:选ABD t=0.005 s时感应电动势最大,线框的磁通量变化率也最大,A正确;

t=0.01 s时感应电动势为零,穿过线框的磁通量最大,线框平面与中性面重合,B正确;

感应电动势的最大值为311 V,有效值则为 图10-1-10 A.大小和方向都不断变化 B.大小不断变化,方向从A→R→B C.大小和方向都不变 D.大小不断变化,方向从B→R→A 解析:选D 线圈中产生交流电,由于电刷交替与两铜环接触,流过R的电流方向不变.根据右手定则可知,通过R的电流方向是B→R→A. 3.(2012・全国高考)一台电风扇的额定电压为交流220 V.在其正常工作过程中,用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图10-1-11所示.这段时间内电风扇的用电量为( ) 图10-1-11 A.3.9*10-2度B.5.5*10-2度C.7.8*10-2度D.11.0*10-2度 解析:选B 根据电流的变化情况,分段计算求电功,W1=I1Ut1=0.3*220*10*60 J=3.96*104 J,W2=I2Ut2=0.4*220*10*60 J=5.28*104 J,W3=I3Ut3=0.2*220*40*60 J=1.056*105 J,则总功W=W1+W2+W3=1.98*105 J=5.5*10-2度,选项B正确. 4.图10-1-12中甲、乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示电压按正弦规律变化.下列说法正确的是( ) 图10-1-12 A.图甲表示交流电,图乙表示直流电 B.两种电压的有效值相等 C.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=311 sin 100πt V D.图甲所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后,频率不变 解析:选CD 电流方向随时间周期性变化的电流为交变电流,电流方向不改变的为直流电,显然题中两