交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系

时间:2023-03-09来源:佚名

  下图画出了交流发电机线圈转动的角度以及与之相对应的输出电压波形。图中横坐标采用两种等价的表示方法,一种是时刻t,一种是角度ωt。当ωt=2π时,相应的时刻交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系,T为线圈转动的周期。从图中可以看出,线圈转动时,输出电压的瞬时值随之改变。当t=0时,u=0,线圈处在中性面;线圈逆时针转动90°时,u的瞬时值最大;转动180°时则为零;转动270°时,u的瞬时值为反向最大;转动360°时,u为零,输出电压正好完成一个周期的变化。

交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系

  正弦交流电是最简单最基本的交流电,不特别说明时,交流电都是指正弦交流电。

例1、有一矩形线圈在匀强磁场中做匀速转动。从中性面开始计时,每转动l周所需的时间是0.02s。线圈中产生的感应电动势随时间变化的图象如图所示,试求出该感应电动势的最大值、有效值、周期和频率,写出该感应电动势随时间变化的关系式。

交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系

解:

  矩形线圈在匀强磁场中匀速转动所产生的是交变电动势,由图中可以直接读出该电动势的最大值Em=10V,所以有效值应为

  交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系

  由图还可以读出该电动势的周期T=0.02s,所以频率应为

  交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系

  又因为在线圈匀速转动过程中,线圈平面与中性面之间的夹角θ与转动时间t成正比,即

  交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系

  所以,该感应电动势随时间变化的关系式为

  e=10sin100πt

例2、正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照下左图所示的方法连接,R=10Ω,交流电压表的示数是10V,右图中是交变电源输出电压u随时间t变化的图象。则:

交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系

交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系

A.通过R的电流iR随时间t变化的规律是交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系

B.通过R的电流iR随时间t变化的交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系

C.R两端的电压uR随时间t变化的规律是交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系

D.R两端的电压uR随时间t变化的规律是交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系

解析:

  由于电压表的示数为交流电压的有效值,而正弦交流电压的最大值为交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系,电流的最大值为交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系,则交流电流的瞬时值为交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系,故A正确,而BCD均错。

答案:A

例3、一小型发电机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。穿过每匝线圈中的磁通量Φ随时间按正弦规律变化,如图所示,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Em=nωΦm,其中Φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值。求串联在外电路中交流电流表(内阻不计)的读数。

交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系

解题思路:

  考查正弦式交变电流的产生,闭合电路的欧姆定律、最大值与有效值的关系,注重对图象识别能力的考查。

解析:

  已知感应电动势的最大值为

  Em=nωΦm

  设线圈在磁场中转动的周期为T,则有交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系

  根据欧姆定律,电路中电流的最大值为交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系

  交变电流表的读数I,它是电流的有效值,根据有效值与最大值的关系,有交流发电机线圈转动的角度和电压波形的关系

  由题给出的Φ—t图象可读得

  Φm=1.0×10-2Wb    T=3.14×10-2s

  解以上各式并代入数据得I=1.4A

  理解试题给出的感应电动势的最大值Em=nωΦm的物理意义,从Φ—t图象上解决问题所需要的有用信息Φm和T是解题的关键。

  图象问题有两类:①作交流电随时间变化的图象,要熟练掌握转动过程中产生的感应电动势与线圈位置的对应关系。②由图象分析求解有关的物理量,要把图象与线圈的转动相联系。

    相关阅读

    高压变频器电磁干扰原因及抑制措施

    由于电力 电子 技术 迅速发展,使得高压变频器 (HighVoltageVariable FrequencyDrives,简称HVVFD)在石油化工、电力、冶金等行业得到了大规模的使用,对高压电机设备的节能、调速发挥了重...
    2023-03-11
    高压变频器电磁干扰原因及抑制措施

    零磁通电流传感器工作原理

    图1:电流互感器 原理电路图 图2:二次等效电路图 穿芯式电流互感器 的原理电路如图1所示,图2是其二次等效电路图。I1为电流互感器一次侧电流,I2为二次侧电流,I0为激磁电流。N...
    2023-03-06
    零磁通电流传感器工作原理

    机电管线穿越结构变形缝,该如何做?

    变形缝是为防止建筑物结构内部产生附加变形和应力,导致建筑物开裂、碰撞甚至破坏而预留的构造缝,包括 伸缩缝、沉降缝和抗震缝。 机电管线在安装过程中,不可避免会出现必须...
    2023-06-11
    机电管线穿越结构变形缝,该如何做?

    纯电动汽车电气原理图,两轮电动车的运转原理

    有关纯电动汽车的电气原理图,电动车运转的基本原理图,控制器是链接蓄电池和电机的核心元件,电动车动力系统原理的实物体现。 纯电动汽车的电气原理图 电动车顾明思议就是将...
    2022-12-12
    纯电动汽车电气原理图,两轮电动车的运转原理

    变频器的运动控制

    运动控制具有明显的时代特点,它是多种高新技术的综合,用来将工业自动化、办公自动化和家庭自动化推向更高阶段。目前的运动控制主要由变频器 、电动机 、控制器三部分组成。...
    2023-03-06

    热销商品

    加厚abs安全帽电工建筑工地程施工领导监理透气防砸头盔可印字V型

    这款加厚ABS安全帽专为电工、建筑工地施工人员、领导及监理设计,采用高强度ABS工程塑料,抗冲击、防砸性能优异,有效保障头部安全。帽体加厚设计,增强耐用性与防护等级...
    5.8

    水口钳高硬度模型剪钳电子钳工业级口水剪斜嘴钳偏口斜口专用钳子

    水口钳高硬度模型剪钳是一款工业级精密工具,专为电子、模型制作及精细作业设计。采用优质高碳钢材质,经热处理工艺打造,具备卓越的硬度和耐磨性,可轻松剪切金属引脚、...
    4.8

    170电子剪钳II 如意斜口钳 工业斜嘴钳水口钳 模型剪塑胶钳尖嘴钳

    170电子剪钳II如意斜口钳是一款专业级精密工具,集工业斜嘴钳、水口钳、模型剪、塑胶钳与尖嘴钳功能于一体,适用于电子维修、模型制作、手工艺及精密作业。其采用优...
    4.5

    安全帽国标工地加厚施工领导透气安全头盔建筑工程监理免费印字

    本款安全帽严格遵循国家GB 2811-2019标准,专为建筑工程、工地施工及监理人员设计。采用高强度ABS工程塑料,加厚壳体有效抗冲击,保障头部安全。帽体轻盈透气,内置可调...
    10

    包邮三角型简易螺丝刀三角十字螺丝刀螺丝批改锥起子五金工具5mm

    这款5mm三角型简易螺丝刀,专为拧紧或拆卸三角形螺丝设计,适用于电子维修、家电维护及精密仪器装配等场景。采用优质合金钢材质,刀头硬度高、耐磨损,确保长久使用不变...
    3.64

    网站栏目