交变电流课件- 高二下学期物理教科版选修3-2.ppt

第一节第一节 交变电流交变电流思考思考什么是交流电？什么是交流电？ 一、交变电流一、交变电流1. 直流直流:电流的方向不随时间变化的电流电流的方向不随时间变化的电流.tii00ti-i00ti i002. 交流交流:电流的方向随时间变化的电流电流的方向随时间变化的电流.tii00-i0tii00-i0Tti i00 -i0T 一、交变电流一、交变电流举例举例 二、交变电流的产生二、交变电流的产生（交流发电机交流发电机）1 1、发电机的基本构造、发电机的基本构造线圈：线圈：转轴垂直于磁场方向转轴垂直于磁场方向磁极：磁极：磁极间形成匀强磁场磁极间形成匀强磁场为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？时线圈里能产生交变电流？ 注意注意:(1). 转轴与线圈处在同一平面内转轴与线圈处在同一平面内(2). 转轴垂直于磁场转轴垂直于磁场 二、交变电流的产生二、交变电流的产生(甲) (乙)(丙)(丁)E I ，电流方向： .E , I , .E I ，电流方向： .=0=0有最大值有最大值有最大值a b有最大值有最大值baE , I , .= 0= 0有最大值三. 正弦交流电的变化规律和图象advv线圈转轴垂直于磁场，转动的角速度为线圈转轴垂直于磁场，转动的角速度为, ab边长为边长为L1，bc边长为边长为L2advv经过时间经过时间t 时时: v =v sin t t = 0 时刻时刻, 线圈平面垂直于磁场，线圈平面垂直于磁场，ab、cd不不切割磁感线，感应电动势为零切割磁感线，感应电动势为零.ab棒：棒：eab = BL1v =（B L1L2 sin t ）/2回路总电动势：回路总电动势：e=2eab = B L1L2 sin t 匝数为匝数为N：e=NB L1L2 sin t 线圈转轴垂直于磁场，转动的角速度为线圈转轴垂直于磁场，转动的角速度为, ab边长为边长为L1，bc边长为边长为L2advvt = 0 时刻时刻, 线圈平面垂直于磁场，线圈平面垂直于磁场，ab、cd不不切割磁感线，感应电动势为零切割磁感线，感应电动势为零.t = /2 时刻时刻, 线圈平面平行于磁场，线圈平面平行于磁场，ab、cd垂直切割磁感线，感应电动势最大垂直切割磁感线，感应电动势最大.Em = NBS经过时间经过时间t 时时: 匝数为匝数为N：e=NB L1L2 sin t advve = NB S sin t=Emsin tt = 0 时刻（时刻（中性面中性面）, 最大，最大，E感感为零为零.t = T/4 时刻（中性面的垂面）时刻（中性面的垂面）, 为零，感应电动势最大为零，感应电动势最大.t时刻电动势的瞬时值表达式时刻电动势的瞬时值表达式: e = NB S sin t=Emsin t若从中性面的垂面开始计时：若从中性面的垂面开始计时：e = NB S cos t=Emcos tEmNB S Nm 电动势的峰值：电动势的峰值：中性面中性面: 垂直于磁场方向的平面垂直于磁场方向的平面.三. 正弦交流电的变化规律和图象 当此交流电通过电阻当此交流电通过电阻R时时,其电其电流与加在它两端的电压必然也遵流与加在它两端的电压必然也遵循正弦规律变化循正弦规律变化.u = Um sin t i = Im sin t 注意注意: 在上式中在上式中, e、 u、 i 叫叫交流电瞬时值交流电瞬时值; Em 、Um、 Im叫叫交流电最大值交流电最大值.e = NB S sin t=Emsin tsinmetE1、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时，所产、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时，所产生的交变电流按照正弦函数的规律变化生的交变电流按照正弦函数的规律变化正弦式交流电正弦式交流电正弦式交流电的产生的描述正弦式交流电的产生的描述2、Em匀速转动过程中能产生电动势的最大值匀速转动过程中能产生电动势的最大值峰值，峰值， 为线圈转动的角速度为线圈转动的角速度3、此表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立、此表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立e为瞬时值为瞬时值4、若该线圈给外电阻、若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧，由闭合电路欧姆定律姆定律eiRrsinmtRrEsinmtIR两端的电压为两端的电压为sinmutUioT/42T/43T/4T/23/22t 仅当仅当t = 0 时刻时刻, 线圈位于中性面线圈位于中性面, 产生的交流电才为正弦交流电产生的交流电才为正弦交流电; 若若t = 0 时刻时刻, 线圈平行与磁场线圈平行与磁场,产生的交流电为余弦交流电产生的交流电为余弦交流电. 1.矩形线圈的匝数为矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图圈的磁通量随时间的变化规律如图214所示下列结论正确的是所示下列结论正确的是()A在在t0.1 s和和t0.3 s时，电动势最大时，电动势最大B在在t0.2 s和和t0.4 s时，电动势改变方向时，电动势改变方向C电动势的最大值是电动势的最大值是157 VD在在t0.4 s时，磁通量变化率最大，其值为时，磁通量变化率最大，其值为3.14 Wb/sCD 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( )： T1时刻通过线圈的磁通量为零； T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大； T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大； 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： D1 1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。3 3、交变电流的变化规律：、交变电流的变化规律：（1 1）方向变化规律）方向变化规律-线圈平面每经过线圈平面每经过中性面中性面一次，一次，感应电流的感应电流的方向就改变方向就改变一次；线圈转动一次；线圈转动一周一周，感应电，感应电流的方向改变流的方向改变两次两次。 （2 2）大小变化规律）大小变化规律-按按正弦规律正弦规律变化：变化： e=Emsint Em=NBS叫电动势的最大值叫电动势的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫电流的最大值叫电流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫电压的最大值叫电压的最大值 小结小结2、产生产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速 转动转动