交流电的产生.ppt

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1、5.1 5.1 交变电流交变电流1、直流电流、直流电流(DC) 方向方向不随时间变化的电流不随时间变化的电流2、交变电流、交变电流(AC)一、概念一、概念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1 1、线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的、线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动轴匀速转动二、交变电流的产生二、交变电流的产生为了研究问题的方便将立体图转化为平面图为了研究问题的方便将立体图转化为平面图2 2、分析电流的方向、分析电流的方向线圈转动一周，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：22分析感应电流的

2、大小：分析感应电流的大小：由上面的数据可知电流一定是变化的。由上面的数据可知电流一定是变化的。BS最大最大E=0=0I=0=0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。线圈经过中性面时，线圈经过中性面时，最大，但线圈中的最大，但线圈中的电动势为零。为什么？电动势为零。为什么？2 2、感应电流最小的位置、感应电流最小的位置/ 特点：特点：中性面中性面NSSNNSabcdadBS=0=0E E最大最大I I最大最大线圈与磁场平行时，线圈与磁场平行时，最小最小，但线圈中，但线圈中的的电动势最大。电动势最大。为为什么？什么？(VB)3 3、感应电流最大的位置、感应电流最大的位置特点：

3、特点：NSVV线圈经过中性面开始线圈经过中性面开始计时，以角速度计时，以角速度绕转动绕转动t秒时线圈的秒时线圈的感应电动势是多少？感应电动势是多少？4 4、某一时刻的感应电动势：、某一时刻的感应电动势：e e1 1BLvBLv=BL=BL1 1vsinvsin cdcd边感应电流的方向垂直纸面向里流入，边感应电流的方向垂直纸面向里流入，abab边边垂直纸面向外流出。垂直纸面向外流出。abcdabcd中感应电动势的大小：中感应电动势的大小：e=ee=e1 1+e+e5 5 e e5 5= =BLvBLv=BL=BL1 1vsin vsin 22Lv?=tt tLLNBesin21tLLNBesi

4、n2121LLNBEm令则有 tEemsine为电动势在时刻为电动势在时刻t的瞬时值，的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）为电动势的最大值（峰值） E Em m=NBS瞬时值、峰值瞬时值、峰值正弦交流电正弦交流电eoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt ttEemsin1、电动势按正弦规律变化、电动势按正弦规律变化2 2、电流按正弦规律变化、电流按正弦规律变化 tIimsin3 3、电压按正弦规律变化、电压按正弦规律变化 tUumsin 电流电流i通过通过R时：时： .RIUiRumm，成立条件：成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时

5、转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时m axnBSE若从该位置开始计时，感应若从该位置开始计时，感应电动势的表达式该怎样？电动势的表达式该怎样？四、交流电的图像四、交流电的图像 et0Em-Emit0Im-Im(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五、交变电流的种类五、交变电流的种类 、交流电的产生：矩形线圈在匀、交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速旋强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速旋转时，线圈中就产生转时，线圈中就

6、产生 、交变电流：、交变电流：和和 都随时间做都随时间做 的电流叫的电流叫做交变电流电压和电流随时间按做交变电流电压和电流随时间按变化的交流电叫正弦交流电变化的交流电叫正弦交流电 课堂练习课堂练习 、当线圈平面垂直于磁感线时，、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都不切割磁感线，线圈中没线圈各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做有感应电流，这样的位置叫做线圈平面每经过中性面一次，感线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变动一周，感应电流方向改变、线圈从中性面开始转动，角速度是、线圈从中性面开始转动，角速度

7、是，线圈中的感应电动势的峰值是线圈中的感应电动势的峰值是Em，那么在，那么在任一时刻任一时刻t感应电动势的瞬时感应电动势的瞬时值值e为为若电路总电阻为若电路总电阻为，则感应电流的瞬，则感应电流的瞬时值时值为为 0Em -Emt6、一矩形线圈、一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动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随时随时间间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

8、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-EmC1 1、知道交变电流知道交变电流定义定义（ACAC）：）：大小和方向都随时间作周期性变化大小和方向都随时间作周期性变化的电流。方向不随时间变化的电流为的电流。方向不随时间变化的电流为直流电直流电（DCDC）。）。辨析电流图辨析电流图。3 3、推导和理解交变电流的推导和理解交变电流的变化规律变化规律：（重难点）（重难点）（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，感应电流的一次，感应

9、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，感应电流的方向改变，感应电流的方向改变两次两次。 最大最大，/t =0最小，感应电动势最小最小，感应电动势最小E=0（2）大小）大小变化规律变化规律-按按正弦规律正弦规律变化：（能画出瞬时线速度分变化：（能画出瞬时线速度分解图）解图） e=Emsint Em=NBS叫电动势的最大值（峰值）叫电动势的最大值（峰值） i=Imsint Im=Em/R+r 叫电流的最大值（峰值）叫电流的最大值（峰值） u=Umsint Um=ImR 叫电压的最大值（峰值）叫电压的最大值（峰值） 5.1交变电流交变电流 小结小结2 2、理解交变电流产生的

10、理解交变电流产生的过程过程：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动产生正弦式交变电流。能画出四幅过程图。的轴匀速转动产生正弦式交变电流。能画出四幅过程图。 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。 （重点）（重点）.RIUiRumm，电流通过电流通过R时：时：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、课堂练习下列哪些图象表示的是交变电流？下列哪些图象表示的是交变电流？ 日象生活和生产中所使用的是按正弦规律日象生活和生产中所使用的是按正弦规律变化的变化的正弦交流电。正弦交流电

11、。脉冲脉冲直流直流电电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

12、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 /练习 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

13、=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）1、组成：、组成：用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）用来产生感应电动势的线圈（叫电枢） 用来产生磁场的磁极用来产生磁场的磁极 2、种类、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转转动的部分叫转子，不动的部分叫定子动的部分叫转子，不动的部分叫定子、交流发电机有两种，即、交流发电机有两种，即、 其中转动的部分叫其中转动的部分叫，不动的部分叫，不动的部分叫发电机发电机转子是由转子是由、或或其它动力机带动其它动力机带动旋转磁极式旋转磁极式旋转电枢式旋转电枢式转子转子定子定子水轮机水轮机蒸汽轮机蒸汽轮机