- 交变电流的最大值、有效值、瞬时值和平均值
- 共644题
参看下图,在均匀磁场中有一个长方形线圈,线圈的长和宽分别为L1和L2,线圈按图中箭头所示方向以匀角速度ω绕垂直于磁场的OO'轴转动,OO'轴平分bc和ad两边。
(1)产生最大感生电动势em时,线圈平面和磁感线的方向所成的角度是多大?这时线圈的哪些边产生感生电动势?
(2)写出当线框从(1)的位置转动θ角而到达如图所示位置时,线框产生的感应电动势的表达式。
(3)如果磁感应强度B和转动角速度ω都不改变,而线圈的长由L1改为,宽由L2改为
,求出所产生的最大感应电动势em'与边长改变前的em的比值。
(4)通过电阻R的电流为多大?(设线框的电阻为r)
正确答案
(1)θ=0,ab边和cd边
(2)
(3)
(4)电动势有效值,电流
图(甲)为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,线圈的匝数n=100匝、电阻r=10Ω,线圈的两端经集流环与电阻R连接,电阻R=90Ω,与R并联的交流电压表为理想电表。在t=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图(乙)所示正弦规律变化。求:
(1)交流发电机产生的电动势的最大值;
(2)电路中交流电压表的示数。
正确答案
解:(1)交流发电机产生电动势的最大值Em=nBSω
而φm=BS,ω=
所以Em=2nπφm/T
由φ-t图线可知:φm=2.0×10-2 Wb,T=6.28×10-2 s
所以Em=200V
(2)电动势的有效值E=Em=100
V
由闭合电路欧姆定律,电路中电流的有效值为I==
A
交流电压表的示数为U=IR=90V=127V
如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图。其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴′匀速转动,线圈的匝数=100、电阻=10Ω。线圈两端的电流环与电阻连接,电阻=90Ω,与并联的电压表为理想电压表。在=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量随时间按图乙所示正弦规律变化。求:
(1)交流发电机产生的感应电动势的最大值;
(2)从线框经过图示位置开始计时,写出交流发电机产生的感应电动势的瞬时值表达式;
(3)电路中电压表的示数。
正确答案
解:(1)交流发电机产生感应电动势的最大值
m=而m=,=,则m=
由-图线可知:m=2.0×10-2Wb,=6.28×10-2s
解得m=200V
(2)=0s时刻感应电动势为最大值,则感应电动势的瞬时值表达式为=cos=200cos100 (V)
(3)感应电动势的有效值=m/=100
V
由闭合电路欧姆定律得,电路中电流的有效值为
==
A
电压表的示数为==90V
如图所示,一小型发电机内有n=100匝的矩形线圈,线圈所围面积S=0. 10m2,线圈电阻可忽略不计,在外力作用下矩形线圈在磁感应强度B=0. 10T的匀强磁场中,以恒定的角速度ω=100πrad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动,发电机线圈两端与R=100的电阻构成闭合回路。求:
(1)线圈中产生感应电动势的最大值;
(2)从线圈平面通过中性面时开始,线圈转过900角的过程中通过电阻R横截面的电荷量;
(3)线圈匀速转动10s,电流通过电阻R产生的焦耳热。
正确答案
解:(1)线圈中感应电动势的最大值Em=nBSω=3.1×l02V
(2)设从线圈平面通过中性面时开始,线圈转过90。角所用时间为△t,线圈中的平均感应电动势,通过电阻的平均电流
,
在时间内通过电阻横截面的电量
(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流电阻两端电压的有效值
经过t=10s电流通过电阻产生的焦耳热,
解得Q热=4.9×l03J。
如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图。其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴'匀速转动,线圈的匝数=100、电阻=10 Ω。线圈两端的电流环与电阻连接,电阻=90 Ω,与并联的电压表为理想电压表。在=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量随时间按图乙所示正弦规律变化。求:
(1)交流发电机产生的感应电动势的最大值;
(2)从线框经过图示位置开始计时,写出交流发电机产生的感应电动势的瞬时值表达式;
(3)电路中电压表的示数。
正确答案
解:(1)交流发电机产生感应电动势的最大值m=而φm=,,则m=
由φ-图线可知:φm=2.0×10-2 Wb,=6.28×10-2 s
解得m=200 V
(2)=0 s时刻感应电动势为最大值,则感应电动势的瞬时值表达式为=cosω=200cos100 (V)
(3)感应电动势的有效值=m/=100
V
由闭合电路欧姆定律得,电路中电流的有效值为=A
电压表的示数为==90V
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