交变电流的产生和变化规律上课用.ppt
棠外物理组2010年度第二学期 第一节第一节 交变电流的产生交变电流的产生 和变化规律和变化规律交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律一、交变电流的产生1 1、实验、实验实验装置：实验装置：交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律 实验现象：缓慢转动线圈时，实验现象：缓慢转动线圈时，小灯泡一闪一闪小灯泡一闪一闪; 电流计指针在左右摇动，线圈电流计指针在左右摇动，线圈每转一周每转一周，指针，指针左右左右摆动一次摆动一次1 1交变电流：大小和方向都随时间作周期变化的电流，交变电流：大小和方向都随时间作周期变化的电流，叫做叫做交变电流，简称交变电流，简称交流交流 2 2闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生交流，但这不是产生交流的惟一方式动时，产生交流，但这不是产生交流的惟一方式交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律1、直直流电流电流流(DC)方向不随时间变化的电流方向不随时间变化的电流2、交交变电变电流流(AC)一、交变电流的概念一、交变电流的概念交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律交流发电机模型交流发电机模型二、交变电流的产生二、交变电流的产生棠外物理组2010年度第二学期交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律做一做做一做交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律1 1、线圈在匀强磁场中绕垂直于、线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动磁场的轴匀速转动二、交变电流的产生二、交变电流的产生交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律2 2、过程分析、过程分析交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律将立体图转化为平面图将立体图转化为平面图交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律BS最大最大E=0=0I=0=0中性面中性面垂直磁场方向的平面叫做垂直磁场方向的平面叫做中性面。中性面。线圈经过线圈经过中性面中性面时，时，最大最大，但线圈中的但线圈中的电动势为零电动势为零2 2、过程分析、过程分析/ 交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律NSSNNSabcdad判断此位置有没有感应电流，方向怎么样？判断此位置有没有感应电流，方向怎么样？交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律BS=0=0E E最大最大I I最大最大感应电流方向感应电流方向a到到b线圈与磁场平行时，线圈与磁场平行时，最小最小，但线圈中的但线圈中的电动势最大电动势最大(VB)交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律判断此位置有没有感应电流，方向怎么样？判断此位置有没有感应电流，方向怎么样？NSSN交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律BS最大最大E=0 I=0中性面中性面BS=0E、I最大最大感应电流方向感应电流方向b到到a/ VB交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律线圈转动一周，线圈转动一周，多少次经过中性面多少次经过中性面?电流方向改变多少次电流方向改变多少次?思考与讨论思考与讨论.a(ba(b) )c(dc(d) )O O交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律 设线圈绕垂直于磁场方向的中心轴转动设线圈绕垂直于磁场方向的中心轴转动, ,线圈的长线圈的长为为L L1 1, ,宽为宽为L L2 2, ,线圈转动的角速度为线圈转动的角速度为,磁感应强度为磁感应强度为B.B.求此时求此时abab边产生的感应电动势？边产生的感应电动势？L1L2交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律1 1、交变电流的变化规律、交变电流的变化规律(1)(1)感应电动势感应电动势: :(2)(2)感应电流感应电流: :(3)(3)外电路电阻两端的电压外电路电阻两端的电压: :e=e=nBssintnBssint= =Emsint(从中性面开始计时从中性面开始计时)i=(i=(nBs/R)sintnBs/R)sint= =Imsint(从中性面开始计时从中性面开始计时)u=u=Umsint(从中性面开始计时从中性面开始计时)e=e=nBscostnBscost= =Emcost(从从BS开始计时开始计时)i=(i=(nBs/R)costnBs/R)cost= =Imcost(从从BS开始计时开始计时)u=u=Umcost(从从从从BS开始计时开始计时)交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律2 2、交变电流的图像、交变电流的图像交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律3 3、交变电流的种类、交变电流的种类(1)(1)正弦交流电正弦交流电(2)(2)示波器中的锯齿波扫描电压示波器中的锯齿波扫描电压(3)(3)电子计算机中的矩形脉冲电子计算机中的矩形脉冲 (4)(4)激光通信中的尖脉冲激光通信中的尖脉冲交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律例如图所示的各图线中表示交变电流的是（ ） it0CDt0it0ABt0ii交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律三、交流发电机1 1、构造、构造: :2 2、种类、种类: :旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）无论哪种发电机，转动的部分叫无论哪种发电机，转动的部分叫转子转子，不动的部分叫，不动的部分叫定子定子交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律1、交流电的产生、交流电的产生强度和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称强度和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称 39交流，俗称交流电。交流，俗称交流电。 2、交流电的变化规律、交流电的变化规律感应电动势瞬时表达式为感应电动势瞬时表达式为e=nBssint=Emsint(从中性面计时从中性面计时)感应电流瞬时值表达式感应电流瞬时值表达式 i=Imsint (从中性面计时从中性面计时)3、交流电的图像、交流电的图像4、交流发电机、交流发电机（1）发电机的基本组成：）发电机的基本组成：电枢电枢磁极磁极（2）发电机的基本种类）发电机的基本种类:旋转电枢式发电机旋转电枢式发电机旋转磁极式发电机旋转磁极式发电机小结小结交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律例、一矩形线圈例、一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动线圈平面的固定轴转动,线圈中的感应电动势线圈中的感应电动势e随随时间时间t的变化如图所示的变化如图所示,下面说法中正确的是下面说法中正确的是A.t1时刻通过线圈的磁通量为零时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大D.每当每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值最小对值最小et0t1t2t3t4Em-EmC交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律1在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是 ，属于正弦交变电流的是 。tiABCDA B DA三、课堂练习交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律2 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是( )：A.T1时刻通过线圈的磁通量为零；B. T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；C. T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。 答案： D交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律1. 1. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈abab边长为边长为20cm20cm，adad边长为边长为10cm10cm，磁感应强度磁感应强度 B=0.01TB=0.01T，线圈的转速线圈的转速n=50r/sn=50r/s，求：电动势求：电动势的最大值及对应的线圈位置。的最大值及对应的线圈位置。0.0628V 0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。线圈平面与磁场方向平行。 2. 2. 如图所示：匝数为如图所示：匝数为NN、面积面积为为S S的矩形线圈在匀强磁场的矩形线圈在匀强磁场B B中中匀速转动，角速度为匀速转动，角速度为，求线求线圈从图示位置转过圈从图示位置转过180180度时间度时间内的平均感应电动势。内的平均感应电动势。. .E平均=S2N B /棠外物理组2010年度第二学期练习交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律 4、 一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311V，线圈在磁场中转动的角速度100rad/s。 （1）写出感应电动势的瞬时值表达式。 （2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的 总电阻为100，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在t=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？（3）线圈从中性面转过180度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？（4）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？答案答案（1）e=311Sin100t （2）I=3.11Sin（100*1/120）=3.11*1/2=1.55（A）（3）E m=311V E=N/t=2NBS/198V（4）/t=311/N（Wb/s）
