线圈从中性面开始转动,在一个周期中:在t(0,T/4)时间内,线圈中感应电动势从0达到最大值Em.在t (T/4,T/2)时间内,线圈中感应电动势从最大值Em减小到0.在t (T/2,3T/4)时间内,线圈中感应电动势从0增加到负的最大值-Em.在t (3T/4,T)时间内,线圈中感应电动势的值从负的最大值-Em减小到0.
电路中的感应电流、路端电压与感应电动势的变化规律相同,如图所示.
二、描述交变电流的物理量
1、瞬时值:它是反映不同时刻交流电的大小和方向,正弦交流瞬时值表达式为:,.应当注意必须从中性面开始。
生活中用的市电电压为220V,其最大值为220V=311V(有时写为310V),频率为50HZ,所以其电压瞬时值的表达式为u=311sin314tV。
【例1】有一正弦交流电源,电压有效值U=120V,频率为f=50Hz向一霓虹灯供电,若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=60V,试估算在一个小时内,霓虹灯发光时间有多长?为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象?
解析:由正弦交流电的最大值与有效值U的关系得:Um=120V
设t=0时交流电的瞬时电压U=0则交流电的瞬时表达式为
U=120sin100t V
如图所示,画出一个周期内交流电的U-t图象,其中阴影部分对应的时间t1表示霓虹灯不能发光的时间,根据对称性,一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t1,
当U=U0=60V时,由上式得t1=1/600s,再由对称性求得一个周期内能发光的时间:t=T-4t1=
再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为:t=
很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的,而熄灭的时间只有1/300s(如图t2时刻