常见几种产生正弦交流电的非典型方式

杨荣富 任 芳

摘 要：高中物理课本介绍了一种典型的交流电的产生方式：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时将产生正弦交流电，电动势表达式为e=Emsinωt （从中性面开始计时）.除此之外，还有其他几种方式也能产生正弦交流电，本文将介绍几种产生正弦交流电的非典型方式.

关键词：交流电;产生方式;电磁感应;感应电动势

中图分类号：G632      文献标识码：A      文章编号：1008-0333（2020）10-0063-02

收稿日期：2020-01-05

作者简介：杨荣富（1986.3-），男，陕西省汉中人，硕士，中学一级教师，从事中学物理教学研究.

任芳（1989.1-），女，陕西省汉中人，本科，中学二级教师，从事中学物理教学研究.

非典型方式1

如图1所示，空间中有范围足够大的匀强磁场，磁场方向竖直向下，在其间竖直放置两彼此正对的相同绝

图1缘圆环，两环相距L，用导线将环与外电阻相连，现用外力使长为L的金属杆沿两环做匀速圆周运动.若已知磁感应强度大小为B，圆环半径为R，杆转动角速度为ω，求其回路产生的感应电流.

解析 金属杆做匀速圆周运动的线速度v=ωR ①

若金属棒从水平直径方向开始计时，设金属杆与水平直径方向间的夹角为θ，感应电动势

面积为S、阻值为R的金属框放置在匀强磁场中，磁场方向与金属框平面垂直，磁感应强度随时间的变化规律B=B0cosωt，求其回路产生的感应电流.

解析 由法拉第电磁感应定律E=nΔΦΔt，可知

如图2所示，将一根绝缘硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状，它通过两个小金属环a、b与长直金属杆导通，在外力F作用下，正弦形金属线可以在杆上无摩擦滑动.杆的电阻不计，导线电阻为R，ab间距离为2L，导线组成的正弦图形顶部或底部到杆的距离都是L2.在导线和杆平面内有一有界匀强磁场区域，磁场的宽度为L，磁感应强度为B.现在外力F作用下导线沿杆以恒定的速度v向右运动，在运动过程中导线和杆组成的平面始终与磁场垂直.t=0时刻导线从O点进入磁场，直到全部穿过磁场，求其产生的感应电动势.

图2解析 整个过程，导线运动了3L，第1个L和第3个L，导线切割磁感线的长度为12Lsinωt，产生的感应电动势为e=12BLvsinωt，相当于正弦交流电;第2个L，导线切割磁感线的长度为Lsinωt，产生的感应电动势为e=BLvsinωt，相当于正弦交流电.

非典型方式4

如图3所示，一水平光滑导轨处在磁感应强度为B的匀强磁场中，金属杆PQ在外力的作用下在上以速度v=v0sinωt开始运动，已知两导轨间距离为L、PQ电阻为r、ab间接入电阻阻值为R，求回路产生的感应电流.

正弦交變流电是正弦交变流电动势通过闭合回路形成的.以上四种形式结果都为正弦交变流电.其中，方式1、3、4是产生了动生电动势而形成的;方式2是产生了感生电动势而形成的.

参考文献：

[1]张大昌.普通高中课程标准实验教科书物理选修3-2＼[M＼].北京：人民教育出版社，2006：31-32.

[责任编辑：李 璟]