人教版选修3-2第五章第一节交变电流

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人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》第一节：交变电流(共17张)

电流 iIms int通过R时：
uiR ， U mImR.
（3）电路上的电压按正弦规律变化 uUms int
2.峰值表达式
Em＝NBSω＝NΦmω
Im＝RE＋mr
Um＝ImR
☆成立条件:
转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时 .
特别提醒: (1) 瞬时值表达式与开始计时的位置有关． ① 若线圈从中性面开始计时，e＝Emsinωt. ② 若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时，e＝ Emcosωt. (2) 峰值与开始计时的位置及线圈转动的时间无关，与线圈形状无关，与转轴的位置无关．
B∥S
Φ=0
t 最大
E最大 I最大
A(B)
D(C)
感应电流方向B到A
线圈与磁场平行时, Φ最小, 但线圈中的电动势最大 (V⊥B)
.
D(C) B
A(B)
B⊥S Φ最大 V // B E=0 I=0
中性面
B∥S Φ=0
D(C )
A(B )
V⊥B
E、I最大
B
感应电流方向C到D
.
中性面线圈平面与磁感线垂直的位置
.
【答案】 D
.
【精讲精析】因电动势按余弦规律变化，故初始时刻线圈处于垂直中性面的位置，至t1时刻恰好到达中性面，磁通量最大，A错；t2时刻又垂直中性面，磁通量为零，但其变化率最大,B错；t3时刻又到达中性面，磁通量最大，但其变化率为零， C错；e变换方向时正是其大小为零时，也恰好是磁通量最大时. 【答案】 D
A. 当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大 B. 当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零 C. 每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次 D. 线框经过中性面时，各边不切割磁感线

人教版高二物理选修3-2 第五章交变电流第1节《交变电流》课件(共40张PPT)

电流i通过R时：ui R ， U mImR.
成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时
四、交流电的图像
b
c
c
d
a
d
k
L
A
B
b
K L
A
a
B
c
b
b
a
dk
a
A
L
B
c
K L
A d
B
b
c
a
d
k
L
A
B
e
Em
o
T/4
π/2
2T/4
3T/4
π
3π/2
T
t
2π ωt
四、交流电的图像
e
Em
0
t
-Em
i
Im
0
一科护士长。这五年间,在院领导班子和科主任领导下 ,能坚持学习,撰写论文。 “门诊
做一做
二、交变电流的产生
1、线圈在匀强磁场中绕垂直于
磁场的轴匀速转动
2、过程分析
（1）在线圈转动的过程中，那些边会产生感应电动势？
ab边 cd边
（2）怎样将立体图转化为平面图？
将立体图转化为平面图
1．在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是 A B D ，属于正弦交变电流的是 A 。
i t
A
B
C
D
2 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是 ( )：
A. T1时刻通过线圈的磁通量为零； B. T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大； C. T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最

人教版选修3-2 第五章第一节交变电流

e
2BL1
L2 2
sin t
BS
sin t
设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω．经过时间t，AB、CD宽L1，AD、BC 长L2 ，磁感应强度是B.
t=0
v11
A(B)
θ
e
2BL1
L2 2
sin t
BS
sin t
v v⊥

D(C)
若线圈的匝数为n，则整个线圈产生的感应电动势
e＝nBSω sin ωt
Em =nBSω
e=Emsinωt
i=Imsinωt
三、交变电流的变化规律
正弦式交变电流的瞬时值表达式 (1)从中性面位置开始计时 e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt (2)从与中性面垂直的位置开始计时 e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt，u＝Umcos ωt.
人教版选修32-0217
第五章第一节交变电流
一、交变电流
1.直流：方向不随时间变化的电流称为直流（DC）. 2.交变电流：方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流（AC）.
二、交变电流的产生交流发电机:
线圈和磁极
A(B)
v
B
v
D(C)
设线圈平面从中性面开始转动，角速度
t=0
t=0
A(B)
θ
v
B
D(C)
Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt
感应电动势均为e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt的形式
是ω．经过时间t，AB、CD宽L1，AD、BC
长L2 ，磁感应强度是B.
v11
A(B)

人教版选修3-2 第五章第1节交变电流课件(30张)

(2)线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ最大，但
ΔΦ Δt
＝0，e
＝0，i＝0.
(3)线圈越过中性面，线圈中I感方向要改变．线圈转一周，
感应电流方向改变两次．
3．两个特殊位置的对比分析
名称
中性面
中性面的垂面
位置
线圈平面与线圈平面磁场垂直与磁场平行
磁通量
最大
零
磁通量的变化率
零
最大
感应电动势
零
最大
3．图象特点 (1)恒定电流的图象是一条与时间轴平行的直线． (2)交变电流的图象随时间做周期性变化，如图所示是正弦式交变电流的图象．
1．当摇动如图所示的手摇交流发电机时，发现小灯泡闪烁．此时流过小灯泡的电流是( )
A．交流电 C．恒定电流
B．直流电 D．涡流
解析：选A 交流电是指电流的方向发生变化的电流，直流电的方向不变，而恒定电流的大小与方向均不变，涡流是感应电流，而手摇交流发电机产生的是交流电，故A正确，B、C、D 错误．
B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次 D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次
解析：选C 线圈转至中性面时，线圈平面垂直于磁感线，磁通量最大，但磁通量的变化率、感应电动势、感应电流均为零，电流方向恰好发生变化．因此，线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时，每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次，线圈每转动一周，两次经过中性面，感应电动势和感应电流的方向都改变两次，所以C正确．
5．(多选)(2018·辽宁抚顺市检测)矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生如图所示的交流电，则对应t1时刻线圈的位置可能为下图中的( )

人教版高中物理选修3-2课件：第五章交变电流第1节

DCBA
3-2 ·
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第五章交变电流
知识点3
交变电流的变化规律
1．正弦式交变电流
正弦规律变化的交变电流，简称正弦式电流。 (1)定义：按__________
(2)函数和图象：
函数图象
Emsinωt 瞬时电动势：e＝___________
瞬时电压：u＝U ________ msinωt
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
线圈由丁位置转到戊位置过程中，电流方向为b→a→d→c。
(2)如图 B所示：在乙位置和丁位置时，线圈垂直切割磁感线，产生的电动势和电流最大；在甲位置和丙位置时，线圈不切割磁感线，产生的电动势和电
物理选修
流均为零。
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第五章交变电流
3．两个特殊位置物理量的特点名称位置磁通量中性面中性面的垂面线圈平面与磁场垂直线面平面与磁场平行最大零
如图所示。
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(图 A)
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第五章交变电流
(图 B)
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第五章交变电流
(1)如图A所示：线圈由甲位置转到乙位置过程中，电流方向为a→b→c→d。线圈由乙位置转到丙位置过程中，电流方向为a→b→c→d。线圈由丙位置转到丁位置过程中，电流方向为b→a→d→c。
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第五章交变电流
重点难点突破
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第五章交变电流
一、交变电流的产生过程

【人教版】高中物理选修3-2精品讲义：第5章交变电流1

ωｔ.
(2)整个线圈中的感应电动势由 ab 和 cd 两部分组成，且 eab＝ ecd，所以 e1＝ eab＋ ecd＝ BSωsin ωｔ.
(3)若线圈有 N 匝，则相当于 N 个完全相同的电源串联，所以 e＝ NBSωsin ωｔ.
[知识梳理 ] 交变电流的瞬时值及峰值：
(1)正弦式交变电流电动势的瞬时值表达式：①当从中性面开始计时：
图1 答案 (1) 当接在干电池两端时，只有一个发光二极管会亮． (2)当接在手摇式发电机两端时，两个发光二极管间或的闪亮，原因是发电机产生与直流不同的电流，两个发光二极管一会儿接通这一个，一会儿再接通另外一个，电流方向不停地改变． [知识梳理 ] 对交变电流的认识： (1)交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流． (2)直流：方向不随时间变化的电流称为直流．注意：对直流电流和交变电流的区分主要是看电流方向是否变化．
电流的峰值为
I
m＝
Em＝ R
6.28
A
瞬时值表达式为 e＝ Emsin ωｔ＝6.28sin 10πt V.
一、交变电流的产生例 1 (多选 )矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是 ( ) A ．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大 B ．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零 C ．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次 D ．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零答案 CD 解析线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度与磁感线平行，即不切割磁感线，所以感应电动势等于零，此时穿过线框
()

人教版高中物理选修3-2课件第5章交变电流1

物理选修3-2
第五章交变电流
学基础导学
讲要点例析
练随堂演练
智能综合训练
2－1 如图所示，一半径为 r＝10
cm 的圆形线圈共 100 匝，在磁感应强度 B＝π52T 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线 OO′以 n＝600 r/min 的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置(图中位置)时开始计时．
物理选修3-2
第五章交变电流
学基础导学
讲要点例析
练随堂演练
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三、交变电流的变化规律
1．正弦式交变电流 (1) 定义：按 __正__弦___ 规律变化的交变电流，简称 _正__弦___式__电__流__．
物理选修3-2
第五章交变电流
学基础导学
(2)函数和图象函数
物理选修3-2
第五章交变电流
学基础导学
讲要点例析
练随堂演练
智能综合训练
3－1 矩形线圈的匝数为 50 匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示．下列结论正确的是( )
A．在 t＝0.1 s 和 t＝0.3 s 时，电动势最大 B．在 t＝0.2 s 和 t＝0.4 s 时，电动势改变方向 C．电动势的最大值是 157 V D．在 t＝0.4 s 时，磁通量变化率最大，其值为 3.14 Wb/s
Em＝NBSω＝2NBLv＝NΦmω
①
Im＝RE＋mr
②
Um＝ImR′
③
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第五章交变电流
学基础导学
讲要点例析
练随堂演练
智能综合训练

人教版高二物理选修3-2 5.1交变电流课件(共25张PPT)

5.1 交变电流
b
c
c
d
a
d
k
L
A
B
b
K L
A
a
B
c
b
b
a
dk
a
A
L
B
c
K L
A d
B
b
c
a
d
k
L
A
B
甲
乙
丙
丁
戊
正弦交变电流的产生及变化规律 1.交流电产生过程中的两个特殊位置
图示概念中性面位置与中性面垂直的位置
B⊥S
B∥S
Φ＝BS，最大
Φ＝0，最小
特点
e＝nΔΔΦt ＝0，最小
e＝nΔΔΦt ＝nBSω，最大
2.(2018·湖南邵阳二中月考)(多选)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图12所示。由图可知( )
A.该交流电的电压瞬时值的表达式为 u＝100sin 25πt(V) B.该交流电的频率为 25 Hz C.该交流电的电压的有效值为 100 2 V D.若将该交流电压加在阻值 R＝100 Ω 的电阻两端，则电阻消耗的功率为 50 W
2.如图6所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线OO′与磁感线垂直。已知匀强磁场的磁感应强度B＝1 T，线圈所围面积S＝0.1 m2，转速12 r/min。若从中性面开始计时，则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为( )
A.e＝12πsin 120t(V) C.e＝0.04πsin 0.4圈匝数之比为4∶1，原线圈接入
一电压为U＝U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的
负载电阻．若U0＝220 2 V，ω＝100π rad/s，则下述结论正

2020版高中物理人教选修3-2课件：5.1交变电流

次定律可知电流方向也不断发生变化,所以产生的是交流电,故C正确;D项中当线框以O点为转轴转动时,磁通量没有发生变化,不会有感应电流产生,故D错误。所以 A、C正确,B、D错误。
二交变电流的变化规律考查角度1 交变电流的变化规律【典例1】(多选)一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴旋转,切割磁感线的两边通过导体圆环外接电阻R,自图示位置开始以角速度ω匀速转动,则通过R的电流
2.(多选)如图甲所示,一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线圈所围的磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示。下列论述正确的是
世纪金榜导学号( )
A.t1时刻线圈平面与中性面重合 B.t2时刻导线ad的速度方向跟磁感线平行 C.t3时刻线圈感应电动势为0 D.t4时刻线圈中感应电流方向发生改变
2.交变电流瞬时值表达式的书写技巧: (1)确定正弦交变电流的峰值,根据已知图象读出或由公式Em=nBSω求出相应峰值。 (2)确定线圈的角速度:可根据线圈的转速或周期由ω= 2 =2πf求出,f表示线圈的频率也可表示每秒的转数。
T
(3)明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式。 ①线圈从中性面位置开始转动,则e-t,i-t,u-t图象为正弦函数图象,函数式为正弦函数。 ②线圈从垂直中性面位置开始转动,则e-t,i-t,u-t图象为余弦函数图象,函数式为余弦函数。
电动势的瞬时表达式为e=314 cos100πt V。
(3)q=IΔt, 从t=0起转过90°的过程中,Δt时间内流过R的电荷量
q＝ N t＝ NBS t(R r) R r
＝50 0.4 0.20 0.25 C＝0.1 C。 9 1
答案:(1)a→d→c→b→a (2)e=314 cos100πt V (3)0.1 C

高二上学期物理人教版选修3-2第五章第一节交变电流课件

则经时间t
1、线圈与中性面的夹角是多少？ωt
23、、aabb边边的的速速度度是方多向大与？磁ω场L方2/2向夹角多
大？ ωt
4、 ab边产生感应电动势多大？
eab
BLv
BL1
L2 2
sin t
5、线圈中产生的感应电动势多大？
e请各2B小L1组 L讨22 论sin后t选代BS表回sin答t。
v2 v1
电流 i I m sin t 通过R时：
u iR，U m Im R.
四、交流电的图像
五、交变电流的种类
小结
1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。
2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动
3、交变电流的变化规律：（1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。
5.1 交变电流
三峡水电站
• 1．理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。
• 2．掌握交变电流的变化规律及表示方法。
• 3．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。
一、阅读课本初步感知
➢阅读课本第一自然段，思考并回答：恒定电流、直流电、交变电流的区别是什么？
判一判：在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是 A B D 。
间t的变化如图所示,下面说法中正确的是（）
A.t1时刻通过线圈的磁通量为零 B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 C.t3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝
对值最小
e
Em
0
t1 t2
t3 t4
t
-Em

物理人教版高中选修3-2第五章《交变电流》第一节《交变电流》

2、过程分析
B⊥S Φ最大
E=0 I=0 中性面
垂直磁场方向的平面叫做中性面。
线圈经过中性面时，Φ最大，但线圈中的电动势为零 (V // B)
判断此位置有没有感应电流，方向怎么样？
N
b c a
N
V
d
a d
V
S
S
B∥S Φ=0 E最大
I最大
感应电流方向a到b 线圈与磁场平行时，Φ最小，但线圈中的电动势最大 (V⊥B)
答案： D
1. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈ab 边长为20cm，ad边长为10cm，磁感应强度 B=0.01T，线圈的转速n=50r/s，求：电动势的最大值及对应的线圈位置。
0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。
2. 如图所示：匝数为N、面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为ω，求线圈从图示位置转过180度时间内的平均感应电动势。
0
-Em
t
6、交流发电机有两种，
即旋转磁极式、旋转电枢式．其中转动的部分叫转子，不动的部
分叫定子．发电机转子是由水轮机、蒸汽轮机或其它动
力机带动
7、一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动,线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示,下面说法中正确的是 C A.t1时刻通过线圈的磁通量为零 B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 C.t3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值最小 e
思考与讨论
线圈转动一周，多少次经过中性面? 电流方向改变多少次?
c(d)
O a(b)
1.中性面：垂直磁场方向的平面．（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大 φ=BS，但△φ/△t =0最小，（ ab和cd边都不切割磁感线），线圈中的感应电动势为零．

高二物理人教版选修3-2同步课件：5-1 交变电流

情景切入
发电站中的发电机能把天然存在的能量资源 (如风能、水能、核能等)转化成电能(如图)，通过高压输电线路，将电能输送到乡村、工厂、千家万户．来自发电厂的电有什么特性？我们怎样才能更好地利用它？这一章我们就来学习与此相关的内容．
知识导航
本章研究的交变电流知识，有着广泛的应用，与生产和生活实际有着密切的联系．交变电流的产生及其描述方法，交变电流的基本规律及其应用——变压器、电能的输送等知识是前面所学知识的具体应用，有综合性，又能广泛联系实际，对于开阔思路、提高思维能力是非常有益的．
交变电流
1.交变电流：大小和方向化的电流．注：大小不变方向改变的电流也是交变电流． 2．直流电：方向不随时间变化的电流都随时间做周期性变
交变电流的产生
1.产生过程(示意图)
2．中性面：线圈平面与磁场垂直的位置.
正弦式电流的变化规律 Emsinωt 1.函数形式：电动势瞬时值 e＝________；电压的瞬
交变电流的变化规律和描述交变电流特征的物理量是交变电流的基本知识，是这一部分的核心内容．交变电流的产生是根据电磁感应知识引伸而来，起了承前启后的作用．变压器是对交变电流知识和前面知识的扩展和应用，又为后续将要学习的电磁振荡和电磁波等知识奠定了重要的基础．
本章可分为三个单元：第一单元(第 1、2 节)讲授交流电的产生和变化规律；讲授表征交变电流的物理量．第二单元(第 3 节)讲授电感和电容对交变电流的影响．第三单元(第 4、5 节)讲授变压器的工作原理和远距离输电．
1 A. Bl1l2ωsinωt 2 C．Bl1l2ωsinωt
1 B. Bl1l2ωcosωt 2 D．Bl1l2ωcosωt

高中物理第五章第1节交变电流课件新人教版选修3-2

k·T/2(k＝0,1,2，…) k·T/4(k＝1,3,5，…)
线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场平行
最大
零
零
最大
零
最大
改变
不变
ppt精选
17
[典例 3] 一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图象如图所示，则( )
A．交流电的频率是 4π Hz B．当 t＝0 时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大 C．当 t＝π s 时，e 有最大值 D．t＝32π s 时，e＝－10 V 最小，磁通量变化率最小
[答案]
(1)2NBl2ω
4N2B2l3ω (2) r＋R
ppt精选
24
[点评] 对于“发电机”模型问题，要明确导体(或线圈)在磁场中受外力作用运动切割磁感线产生感应电流，感应电流在磁场中受安培力，阻碍导体切割磁感线，外力需克服安培力做功，是其他形式的能转化为电能，且能量转化满足能量守恒定律。
ppt精选
3
2．交变电流的产生原理和变化规律 (1)产生原理 ①条件：在匀强磁场中，矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动； ②特殊位置特点 a．中性面：线圈平面与磁感线垂直，线圈经过中性面时，感应电动势、感应电流为零，磁通量最大； b．与中性面垂直时：线圈的感应电动势、感应电流最大，磁通量为零； ③电流方向变化：线圈每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈每转动一周，经过中性面 2 次，感应电流的方向改变 2 次。
[答案] B
ppt精选
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3．[多选]如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴 OO′以恒定的角速度 ω 转动。若从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，
线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，则在 t＝2πω 时刻( )

(人教版)高中物理选修3-2课件：第5章交变电流1

练随堂演练
智能综合训练
答案： C
物理选修3-2
第五章交变电流
学基础导学
讲要点例析
练随堂演练
智能综合训练
正弦式交变电流瞬时值、峰值表达式的推导
1．瞬时值表达式的推导
物理选修3-2
第五章交变电流
学基础导学
讲要点例析
练随堂演练
智能综合训练
若线圈平面从中性面开始转动，如图，则经时间 t：线圈转过的角度为ωt ⇓
二、交变电流的产生
学基础导学
讲要点例析
练随堂演练
智能综合训练
1．典型模型：在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是交变电流．实验装置如图所示．
2．中性面：线圈平面与磁场垂直的位置．
物理选修3-2
第五章交变电流
学基础导学
讲要点例析
练随堂演练
智能综合训练
3．中性面、中性面的垂直位置的特性比较
Em＝NBSω＝2NBLv＝NΦmω
①
Im＝RE＋mr
②
Um＝ImR′
③
物理选修3-2
第五章交变电流
学基础导学
讲要点例析
练随堂演练
智能综合训练
【特别提醒】交变电动势最大值，由线圈匝数n，磁感应强度B，转动角速度ω及线圈面积S决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，因此如图所示的几种情况，若n、 B、S、ω相同，则电动势的最大值相同．
(3)Em＝nBSω，有 B＝nESmω＝25×16×150－4×100π T＝0.4
T.
答案：
(1)0
1 (2)6π
(3)0.4 T
物理选修3-2

人教版选修3-2第五章第一节 交变电流

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