例题:
题目:一个矩形线圈在匀强磁场中转动,产生电动势的表达式为e = 311sin100πt(V),试求:
(1)该交流电的电压最大值和有效值;
(2)线圈从中性面开始转动,经过多少时间,线圈转过90度角;
(3)线圈从中性面开始转动,经过多少时间,线圈转过90度角时,感应电动势第一次出现最大值?
解答:
(1)由表达式可知,最大值$U_{m} = 311V$,有效值$U = \frac{311}{\sqrt{2}} = 220V$。
(2)线圈从中性面开始转动,每转一周的时间为$T = \frac{2\pi}{100\pi}s = 0.02s$,因此线圈转过90度角所需时间为$\frac{\frac{\pi}{2}}{100\pi}s = \frac{1}{2000}s$。
(3)线圈从中性面开始转动,每转过$\frac{\pi}{2}$所需时间为$\frac{T}{4}$,因此感应电动势第一次出现最大值所需时间为$\frac{T}{4} \times \frac{90}{360} = \frac{T}{48}$。根据表达式可知$T = \frac{2\pi}{100\pi}s = 0.02s$,因此线圈转过90度角时,感应电动势第一次出现最大值的时间为$t = \frac{T}{48} \times \frac{9}{4} = \frac{T}{64} = 0.0078s$。
答案:(1)$220V$;(2)$\frac{1}{2000}s$;(3)$0.0078s$。
分析:
本题考查了交流电的有效值和瞬时值的求解方法,以及线圈转动问题。解题的关键是正确理解交流电的表达式。
电磁感应:
电磁感应现象是指因磁通量变化引起导体在磁场中产生感应电流的现象,是发电机的原理。电磁感应是指电磁场感应出电动势的现象,而磁通量变化会引起磁场的变化,从而产生感应电动势。电磁感应现象的发现是物理学史上的一个伟大发现,它为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路。
例题中给出的表达式为交变电流的瞬时值表达式,可以根据表达式求出交流电的电压最大值、有效值、周期等参数。同时,题目中还涉及到线圈转动的问题,需要利用角速度和时间的关系进行求解。
总结:
本题主要考查了电磁感应和线圈转动问题,需要结合瞬时值表达式和周期等参数进行分析和求解。
例题:
问题:在电磁感应中,如何判断磁场的方向、导体运动的方向和感应电流的方向?
解答:
1. 磁场方向:由磁铁或电流产生的磁场方向通常由磁极决定,可以通过磁极相互作用来确定。
2. 导体运动方向:指导体在磁场中移动的方向。通常可以通过观察导体在磁场中移动时的运动状态来确定。
3. 感应电流方向:由导体在磁场中做切割运动时产生。可以通过改变导体运动的方向或磁场强度,观察感应电流的变化来确定。
结论:
在电磁感应中,磁场、导体运动和感应电流三者之间存在密切关系。可以通过改变其中任一因素,观察其他因素的变化,从而判断各因素之间的关系。同时,也可以通过实验来验证自己的猜想和结论是否正确。
希望以上解答和结论对您的初二物理学习有所帮助!
电磁感应是初二物理中的一个重要概念,它是描述磁场和电流之间相互作用关系的物理规律。在学习电磁感应时,学生可能会遇到以下常见问题:
1. 电磁感应现象的条件:只有当导体在磁场中做切割磁感线运动时,才会产生电流。这是产生感应电流的必要条件,需要学生牢记。
2. 磁场方向的判断:磁场方向是磁极方向的一种表现形式,当导体在磁场中运动时,磁场方向会影响感应电流的方向。学生需要理解磁场方向和感应电流方向之间的关系,并学会正确判断。
3. 电源的定义:电源是能够提供电能的装置,它可以将其他形式的能量转化为电能。在电磁感应中,导体切割磁感线运动时,会产生感应电流,这个电流是由其他形式的能量转化而来的,因此可以视为电源。
4. 应用实例:电磁感应在生产生活中有广泛应用,如发电机、变压器等。学生需要了解这些应用的基本原理,并能够根据具体情境分析电磁感应现象。
以下是一些例题,可以帮助你理解和应用电磁感应的概念:
1. 如图所示,条形磁铁放在闭合线圈上方,将条形磁铁静止释放,从线圈中通过的过程中,线圈中的电流方向是( )
A. 向上 B. 向下 C. 不动 D. 无法确定
答案:A
解析:当条形磁铁静止释放时穿过线圈平面的磁通量增大,由楞次定律可知,线圈中电流的方向沿逆时针方向。
2. 如图所示,条形磁铁放在闭合线圈中不动,将闭合线圈向右移动的过程中,线圈中产生的感应电流方向是( )
答案:B
解析:闭合线圈向右移动时穿过线圈平面的磁通量减小,由楞次定律可知,线圈中电流的方向沿顺时针方向。
3. 如图所示,闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,线圈平面与磁感线平行时产生的感应电动势的瞬时值为( )
答案:E=Emsinωt
解析:当线圈平面与磁感线平行时,穿过线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率最大,所以产生的感应电动势最大。根据交流电瞬时值的表达式可知,产生的感应电动势为E=Emsinωt。
4. 如图所示的变压器原线圈接入交流电源时,副线圈上获得的电压可能为( )
答案:B
解析:变压器的工作原理是电磁感应,副线圈的电压由原线圈的电压和匝数比决定。如果原线圈接在交流电源上,副线圈上获得的电压随时间变化而变化。因此选项B正确。
希望以上例题和解析能够帮助你更好地理解和应用电磁感应的相关概念。在学习过程中遇到问题是很正常的,关键是要善于思考、不断总结,相信你会在物理学习中取得进步。
