高中物理正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率实验题

钳型电流表的工作原理如图所示。当通有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转。由于通过环形铁芯的磁通量 与导线中的电流成正比，所以通过偏转角度的大小可以测量导线中的电流。日常所用交流电的频率在中国和英国分别为50 $Hz$和60 $Hz$。现用一钳型电流表在中国测量某一电流，电表读数为10 $A$；若用同一电表在英国测量同样大小的电流，则读数将是 $A$．若此表在中国的测量值是准确的，且量程为30 $A$；为使其在英国的测量值变为准确，应重新将其量程标定为 $A$。

下图是交流发电机的示意图。为了清楚，老师只画出了一匝线圈（实际共有N匝）。线圈AB边（长l₁）连在金属环K上，CD边（长也为l₁）连在滑环L上；导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。假定线圈沿逆时针方向以角速度ω₀匀速转动，如图甲至丁。
那么：(1）线圈转到上述图示的位置时，线圈中电流最大；
（2）线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流的方向；
（3）当AD边和BC边长均为l₂，磁场可视为磁感应强度B的匀强磁场，整个电路总电阻设为R，以丙图位置计时t=0，则线圈中电流随时间变化的规律为i=.

如图所示，单匝矩形闭合导线框 $abcd$全部处于磁感应强度为 $B$B的水平匀强磁场中，线框面积为 $S$，电阻为 $R$。线框绕与 $cd$边重合的竖直固定转轴以角速度 $\omega$匀速转动，线框中感应电流的有效值 $I$=。线框从中性面开始转过 $\frac{\pi }{2}$的过程中，通过导线横截面的电荷量 $q$=。

如右图所示，N匝的矩形线圈abcd，面积为S，放在磁感应强度B的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直磁感线且通过线圈中线的OO′以n转/秒的转速匀速转动，线圈电阻r，外电路电阻R，t＝0时，线圈平面与磁感应线平行，ab边正好转出纸外、cd边转入纸里．

(1) 在图中标出t＝0时感应电流的方向_______；（填abcda或adcba）
(2) 写出线圈感应电动势的瞬时值表达式_____ ___；
(3) 从图示位置转过90°过程中流过电阻R的电荷量是________；
(4) 线圈转一圈外力做功________ 。

如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴．一导线折成边长为l的正方形闭合线圈abcd，线圈在纸面内以恒定速度v₀向右运动，当运动到关于OO′对称的位置时，穿过线圈的磁通量为
；线圈中感应电动势大小为　　　　　；ab边所受安培力方向。

照明用电的交变电压为220 V，这是指电压的___________值；当接入一个电阻为1 100 Ω的电阻丝时，通过电阻丝的最大电流值为___________A.

两个完全相同的电热器，分别通过如图3-1-13（a）和（b）所示的电流最大值相等的方波交变电流和正弦交变电流，则这两个电热器的电功率之比P_a∶P_b等于_____________.

图3-1-13

家用可调温电热毯的原理如图3-1-14所示，图中D为整流二极管，具有单向导电性，电热毯接在220 V交流电路中，当开关接在1位置时，电热毯功率为40 W，当开关接在2位置时，电路中的电流有效值为_____________.

图3-1-14

一小型发电机内的矩形线圈，在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n=100，穿过每匝线圈的磁通Φ 随时间t按正弦规律变化，如图14所示．发电机内阻r=5.0Ω，外电路电阻R=95Ω．已知感应电动势的最大值E_m=nωΦ_m，其中Φ_m为穿过每匝线圈的磁通量的最大值．则：
①电动势的瞬时值为：e =V。
②串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的读数为A。

一面积为S的矩形线圈在匀强磁场中以一边为轴匀速转动，磁场方向与轴垂直，线圈中的感应电动势如图所示，感应电动势的峰值和周期可由图中读出，则磁感应强度B=________.在时刻，线圈平面与磁场方向的夹角为________.

一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴从中性面开始匀速转动，经过T/12时，产生的感应电动势的瞬时值为10 V，则感应电动势的最大值为________，有效值为_________.

试求如图17-2-7中甲、乙所示电流的有效值：甲为______A，乙为______A.

图17-2-7

图（a）是某型号电热毯的电路图，将电热丝接在u=156sin120πt V的电源上，电热毯被加热到一定温度后，由于P的作用，使输入的正弦交流电仅有半个周期能通过，如图（b）所示，从而使电热毯处于保温状态.此时交流电压表的读数是_________V.

正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的.线圈中感应电动势随时间变化的规律如图17-2-8所示.则此感应电动势的有效值为_______V，频率为_________Hz.

图17-2-8　　　图17-2-9

一个10匝的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势可以表示成e=100sin10t V，则穿过线圈的磁通量的最大值为___________；磁通量的变化率的最大值为___________.