河北省新乐市第一中学高中物理《5.1交变电流》课件 新人教选修32.ppt
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1、5.1 交变电流交变电流【演示演示】手摇发电机手摇发电机观察二极管的发光情况观察二极管的发光情况交替发光交替发光通过二极管的电流方向是周通过二极管的电流方向是周期性变化的期性变化的线框中产生的感应电流方向是变化的线框中产生的感应电流方向是变化的单向导电性单向导电性概念概念:1.1.交变电流交变电流:大小和方向都随时间做周期性的变化大小和方向都随时间做周期性的变化.简称交流（简称交流（ACAC）2.直流电直流电:方向不随时间变化的电流（方向不随时间变化的电流（DC）恒定电流恒定电流:大小和方向不随时间变化的电流大小和方向不随时间变化的电流 线圈线圈电刷电刷电刷电刷磁极磁极中中性性面面的的概概念念
2、思考思考:在这个位置磁通量是多大在这个位置磁通量是多大?电动势是零电动势是零此时线圈所在的平面叫做中性面此时线圈所在的平面叫做中性面A(B)(C)Dv1v2问题问题1最大最大问题问题:若单匝线框从中性面开始转动若单匝线框从中性面开始转动,经过一段时间经过一段时间t,在这在这一时刻整个线框产生的电动势又是多大一时刻整个线框产生的电动势又是多大?acdHFV3V4中性面中性面V3V3V3V4V4瞬时值瞬时值峰值峰值(=t)e1=BLab V3+BLcd V4 =BL1v3sin wt+BL1 V4sin wt =BL1wL2/2 sin wt+BL1wL2/2 sin wt =BWL1L2 sin
3、 wt=BWS sin wt小结小结:通过以上分析可知：线圈在匀强磁场中绕垂通过以上分析可知：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，可以得到按正弦直于磁场方向的轴匀速转动，可以得到按正弦规律变化的交变电流规律变化的交变电流,这种交变电流叫做正弦式这种交变电流叫做正弦式交变电流交变电流,简称正弦式电流简称正弦式电流.在目前的电力系统中应用的大多是正弦式电在目前的电力系统中应用的大多是正弦式电流流.问题问题:若有若有n匝线框在匀速转动匝线框在匀速转动,整个线框的总电阻为整个线框的总电阻为r,外电外电阻为阻为R,则通过电阻的电流和电阻两端的电压分别是多少则通过电阻的电流和电阻两端的电压分别是
4、多少?vui iV3V4中性面中性面瞬时值瞬时值瞬时值瞬时值峰值峰值峰值峰值ttT3T/4T/2T/4O3/2/22eEm=nBsEm作图时规定感应电动势正方向为作图时规定感应电动势正方向为dcbadcbdaaaaabbbddddcccttT3T/4T/2T/4O3/2/22iIm例例1 线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图示可知（象如图所示，由图示可知（）A、在、在A和和C时刻线圈处于磁通量变化率最大位置时刻线圈处于磁通量变化率最大位置B、在、在A和和C时刻穿过线圈的磁通量为最大时刻穿过线圈的磁通量为最大C、在、在B时刻到时刻到
5、D时刻线圈转过的角度为时刻线圈转过的角度为弧度弧度D、若从、若从B时刻到时刻到D时刻经过时刻经过0.01s，则在，则在1s内交变电内交变电流的方向改变流的方向改变100次次 ACD【例例2】如图所示，匀强磁场的磁感应强度如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2 T，匝数，匝数n=6的矩形线圈的矩形线圈abcd绕中心轴绕中心轴OO匀速转动，角速度匀速转动，角速度=200 rad/s。已知。已知ab=0.1 m，bc=0.2 m.（1）感应电动势的最大值）感应电动势的最大值.（2）设时间）设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；感应电动
6、势的瞬时值表达式；abcdOO/B本节课小结本节课小结:2 2、正弦式交变电流的规律、正弦式交变电流的规律:(:(从中性面开始计时从中性面开始计时)3 3、中性面的特点：、中性面的特点：1 1、交变电流、交变电流:大小和方向都随时间做周期性的变化大小和方向都随时间做周期性的变化磁通量最大为磁通量最大为mm；e=0e=0；电流方向改变。；电流方向改变。峰值峰值回顾解释回顾解释【演示演示1】中小灯泡为什么会闪亮中小灯泡为什么会闪亮?一个周期中闪亮几次一个周期中闪亮几次?ttT3T/4T/2T/4O3/2/22uUmt1t2t3t4U1-U1思考：若线框从垂直中性面开始计时，在思考：若线框从垂直中性
7、面开始计时，在t时刻线时刻线圈中的感应电动势？并画出图象。圈中的感应电动势？并画出图象。e=nBscost=EmcostttT3T/4T/2T/4O3/2/22eEm作业：作业：1、课下阅读、课下阅读“科学漫步科学漫步”了解有关交流发电机的了解有关交流发电机的知识。知识。2、书面完成、书面完成P33“问题与练习问题与练习”第第3、4、5题。题。科学漫步 交流发电机发电机的基本组成?发电机的基本种类?交流发电机简介交流发电机简介（1）发电机的基本组成：用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）用来产生磁场的磁极（2）发电机的基本种类旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）无论
8、哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子1、一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的、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固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间随时间t的变化如图的变化如图所示。下面说法中正确的（所示。下面说法中正确的（）At1时刻通过线圈的磁通量为零时刻通过线圈的磁通量为零Bt2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Ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D每当每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为转
9、换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大最大D巩固练习：巩固练习：2 2、如图，匀强磁场的磁感应强度、如图，匀强磁场的磁感应强度B=2 TB=2 T，匝数，匝数n=6n=6的矩的矩形线圈形线圈abcdabcd绕中心轴绕中心轴OOOO匀速转动，转速匀速转动，转速n=50 r/sn=50 r/s。已知已知 ab=0.1 mab=0.1 m，bc=0.2 mbc=0.2 m，线圈的总电阻，线圈的总电阻R=12R=12，试求：试求：（1 1）线圈中感应电动势和感应电流的最大值；）线圈中感应电动势和感应电流的最大值；（2 2）当）当t=30t=30时，线圈中感应电动势和感应电时，线圈中感应电动势和感应
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