產生正弦式交變電流的幾種典型物理模型

摘 要：正弦式交流電是隨時間按照正弦函數規律變化的電壓和電流.發電廠提供給工業和民用的交流電普遍使用正弦式交變電流.教學用手搖發電機產生的電流，大小和方向都在不斷變化，也是一種正弦式交變電流.文章主要探討產生正弦式交變電流的幾種典型物理模型.

關鍵詞：正弦式交變電流；感應電動勢；物理模型

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2025）01-0109-03

收稿日期：2024-10-05

作者簡介：趙永東，從事高中物理教學研究；

蔣麗萍，從事高中物理教學研究.

在高三物理二輪復習過程中發現，學生雖已掌握正弦式交變電流的相關規律，但在解題時卻因未發現新情境中產生的是正弦式交變電流而無從下手.教材中介紹矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時，線圈中產生正弦式交變電流.引起磁通量變化的原因有多種多樣，還有哪些方式可以產生正弦式交變電流呢？

1 產生正弦式交變電流的物理模型1.1 線圈不動，勻強磁場勻速轉動

例1 某種風力發電機的原理如圖1所示，發電機的矩形線圈abcd固定，磁體在葉片驅動下繞線圈對稱軸轉動，圖示位置線圈與磁場垂直.已知磁體間的磁場為勻強磁場，磁感應強度的大小為B，線圈的匝數為n，ab邊長為L1，ad邊長為L2，線圈電阻不計，外接電阻為R，磁體轉動的角速度為ω.當磁體從圖示位置轉過θ角度時，求ad邊受到的安培力大小F.

2 結束語

結合電磁感應相關知識，我們將產生正弦式交變電流的方式歸納為兩類：一類是感生電動勢，線圈不動，磁場按正弦規律隨時間變化（如模型1.2）；另一類是動生電動勢，導體棒切割的有效長度按正弦規律隨時間變化（如模型1.3）和導體棒切割的速度按正弦規律隨時間變化（如模型1.1、1.4、1.5）.通過對以上幾種產生正弦式交變電流的模型的分析可知，產生正弦式交變電流的方式是多樣的，我們要透過情境表象看到其產生正弦式交變電流的本質.分析出產生的是正弦式交變電流，即可根據正弦式交變電流的相關規律進行解題［2］.

參考文獻：［1］ 華興恒.線圈動與靜 交流電流生［J］.中學生理科應試，2020（09）：27.

［2］ 楊榮富.常見幾種產生正弦交流電的非典型方式［J］. 數理化解題研究，2020（10）：64-65.

［責任編輯：李 璟］