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高中物理正弦式交变电流瞬时值表达式推导及相位相关探讨

2026-02-27 16:04:32教育资讯0

1、推导正弦式交变电流瞬时值的表达式uRt物理好资源网(原物理ok网)

有的交变电流,其规律是按正弦规律变化,这样的交变电流,被称作正弦式交变电流。uRt物理好资源网(原物理ok网)

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(2)推导表达式uRt物理好资源网(原物理ok网)

方法1:要是线圈平面从中性面起始转动,那么经历了时间t,线圈转过的角度是θ=ωt,就如同图里所展示的那样。uRt物理好资源网(原物理ok网)

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设有ab边,其长度为L₁高中物理电流相位,还有dc边,它的长度同样为L₁ ,再有ad边,长度是L₂ ,以及bc边,长度为L₂ ,ab边切割磁感线,其有效速度为vsinθ ,有效长度是L₁ ,v等于ωL₂除以2 ,感应电动势E等于2NBL₁ωL₂sinθ除以2。uRt物理好资源网(原物理ok网)

=NBSωsinωt=Eₘsinωt.uRt物理好资源网(原物理ok网)

方法2:利用导数uRt物理好资源网(原物理ok网)

φ=BScosωtuRt物理好资源网(原物理ok网)

E=Nφ′(t)=NBSωsinωt=EₘsinωtuRt物理好资源网(原物理ok网)

利用导数求解感应电动势例子uRt物理好资源网(原物理ok网)

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【拓展】uRt物理好资源网(原物理ok网)

①要是从平行面起始计时,有这样一个表达式,【有着记忆技巧,所说的中性意思是不存在感应电动势,θ等于0,正弦0的结果便是0】。uRt物理好资源网(原物理ok网)

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②若从其它面开始计时,表达式【补回初相位】uRt物理好资源网(原物理ok网)

(1)③表达式为e=Eₘsinωt的,是正弦式交变电流,(2)而表达式为E=Eₘsin(ωt+л/2)的,不是正弦式交变电流,(3)(2)这种说法正确吗?【(4)不正确,(5)不管交变电流函数的,表达式是正弦函数,(6')还是余弦函数,(6)都称为正弦式交变电流,(7‘ )只是相位有不同】。uRt物理好资源网(原物理ok网)

④交变电流感应电动势存在决定因素,交变电流感应电动势的最大值,是由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度以及线圈面积S共同决定的,它与线圈的形状没有关系,它与转轴的位置也没有关系。像图中所示的几种情况,要是N、B、S相同,那感应电动势的最大值就是相同的。uRt物理好资源网(原物理ok网)

2.交变电流的图像与中性面及峰值面的对应关系uRt物理好资源网(原物理ok网)

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示例:像图中呈现那般,磁感应强度为B的匀强磁场,其B的值是0.1T,所用到的矩形线圈,匝数n为100匝,边长lab是0.2m,边长lbc为0.5m,以角速度ω等于100πrad/s的速度绕着OO′轴做匀速转动,这里π取3.14。试求:uRt物理好资源网(原物理ok网)

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(1)感应电动势的峰值;uRt物理好资源网(原物理ok网)

要是从线圈平面跟磁感线呈垂直状况的时候起始计时起步网校,线圈之中瞬时感应电动势的那种表达形式。uRt物理好资源网(原物理ok网)

(3)要是从线圈平面跟磁感线相平行的这个时候开始计时,那么去求线圈 在 t 等于 T 除以 6 这般时刻所产生的感应电动势的大小。uRt物理好资源网(原物理ok网)

3.从正弦式交变电流的图像能获得的信息uRt物理好资源网(原物理ok网)

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(1)正弦式交变电流的峰值Eₘ(Iₘ、Uₘ)及周期T;uRt物理好资源网(原物理ok网)

可得到与之相对应图象,其分别为φ - t图象,以及i - t图象,如图乙、丙所示。uRt物理好资源网(原物理ok网)

在特定情况下,能够算出特定时间点 e 或者 φ 的瞬时数值,还有 E、I、U 随时间的变化规律,就像是在 T/6 这个时刻,ωt 处于 π/3 的状态,此时 e 等于 Eₘsinωt即 Eₘsinω得 π/3,而 φ 等于 φₘcos ωt也就是 φₘ/2。uRt物理好资源网(原物理ok网)

(4)在某一时刻,线圈处于中性面,此时感应电动势为零,感应电流也为零,并且磁通量是最大的,能够依据这些确定线圈处于中性面的这个时刻。uRt物理好资源网(原物理ok网)

一矩形的线圈垂直于匀强磁场而去放置,并且绕位于线圈平面之内的固定轴进行匀速转动,线圈当中的感应电动势e随着时间t而变化的规律呈现如图所示的样子,那么下列说法正确的是()uRt物理好资源网(原物理ok网)

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A.图象是从线圈平面位于中性面开始计时的uRt物理好资源网(原物理ok网)

B.t₂时刻穿过线圈的磁通量为零uRt物理好资源网(原物理ok网)

C.t₂时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零uRt物理好资源网(原物理ok网)

D.感应电动势e的方向变化时,穿过线圈的磁通量的方向也变化uRt物理好资源网(原物理ok网)

一道道矩形形状的线圈呀,于呈现匀强情况的磁场里头啦,围绕着垂直磁感线这样的轴呢匀速地进行转动哎,穿过该线圈之磁通量伴随时间而变化的图象如同图甲所展示那般了,那么以下这些说法里头正确的是()uRt物理好资源网(原物理ok网)

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A.t=0时刻,线圈平面与中性面垂直uRt物理好资源网(原物理ok网)

B.t=0.01s时刻,Φ的变化率最大uRt物理好资源网(原物理ok网)

C.t=0.02s时刻,感应电动势达到最大uRt物理好资源网(原物理ok网)

D.该线圈产生的相应感应电动势的图象如图乙所示uRt物理好资源网(原物理ok网)

甲图的导数是乙图uRt物理好资源网(原物理ok网)

例题:如图所示,虚线00′的左ad边存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场,而右边不存在磁场。单匝矩形线圈abcd的对称轴恰好与磁场右边界相重合高中物理电流相位,并且线圈平面与磁场相互垂直。线圈沿着图所示方向绕00′轴以角速度ω做匀速转动,这里是ab边向纸外、cd边向纸内转动,规定a→b→c→d→a方向为感应电流的正方向。若从图示位置开始计时,那么图所示的四个图像中能够正确表示线圈内感应电流i随时间t变化规律的是()uRt物理好资源网(原物理ok网)

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