高二物理交变电流的正弦表达式包括:电流瞬时值表达式和电压瞬时值表达式。对于电流瞬时值表达式,它与线圈平面开始时的位置有关,即与线圈经过中性面的时间有关,一般形式为i=Imsin(ωt+ψ0)。对于电压瞬时值表达式,对于理想变压器,电压的表达式为u=Umsin(2πft),其中Um为交流电源的电压峰值。
以上信息仅供参考,如果需要更多信息,可以阅读高二物理教材或者咨询物理老师。
题目:一个理想变压器将电压为U的电源转换为频率为f的交流电。已知变压器的原线圈为n1匝,副线圈为n2匝,负载电阻为R。假设电源电压随时间按正弦规律变化,设t=0时刻的电压为U0。
(a)写出负载电阻R上的电压随时间变化的表达式;
(b)如果电源电压随时间按正弦规律变化,其最大值为Um,周期为T,写出负载电阻R上的电压随时间变化的表达式;
(c)如果电源电压随时间按正弦规律变化,周期为T,写出负载电阻R上电压的最大值和有效值。
【解答】
(a)根据理想变压器的工作原理,有:
U1/U2 = n1/n2
其中,U1为输入电压,U2为输出电压。
又因为负载电阻R上的电压为:
U = IR
其中,I为电流。
因此,我们可以得到负载电阻R上的电压随时间变化的表达式为:
U = n2U0sin(2πft) / n1
(b)如果电源电压随时间按正弦规律变化,其最大值为Um,周期为T,那么负载电阻R上的电压随时间变化的表达式为:
U = n2Umsin(2πft) / n1
(c)负载电阻R上电压的最大值为:
Um = n2Um / n1 √2 = (√2/n1)n2Um
有效值为:
I = (Um/√2) cosθ = (√2/n1)n2Um / (√n1^2 + n2^2) cos(π/4) = (√n1^2 + n2^2)/n1 Um / √2 cos(π/4) = (√n1^2 + n2^2)/n1 (√2/π)Um / √2 = (√n1^2 + n2^2)(π/π)Um / n1 = (n1^2 + n2^2)Um / n1^2
其中θ表示电压最大值和有效值之间的相位差。
希望这个例题能够帮助您更好地理解高二物理交变电流正弦的相关知识!