第14点 把握两个特殊位置,理解交变电流的变化规律
线圈绕垂直于匀强磁场且沿线圈平面的轴匀速转动时,会产生大小和方向都随时间做周期性变化的电流,称为交变电流.交变电流最大值和方向的改变出现在两个特殊位置上,即中性面和垂直于中性面两个位置.把握这两个位置,对理解交变电流的变化规律十分重要.
1.中性面
(1)如图1甲所示,线圈平面与磁感线垂直时的位置即为中性面位置.线圈处于中性面位置时,穿过线圈的Φ最大.
(2)如图乙所示,此时ab、cd边的速度方向与磁场方向平行,不切割磁感线,所以线圈中的感应电动势及感应电流均为零.从中性面开始计时,感应电动势随时间的变化关系式为e=nBSωsin ωt,其图像如图丙所示.
(3)从中性面开始计时,线圈中磁通量随时间的变化关系式为Φ=BScos ωt,Φ-t图像如图丁所示,特别需要注意t=0时刻,即线圈处于中性面位置时,穿过线圈的Φ最大,但图像斜率为零(最小),由法拉第电磁感应定律E=n得此时感应电动势为零.