第1节　交变电流的产生和描述 (2).ppt

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1、交变电流交变电流手摇发电机模型手摇发电机模型手摇发电机电路结构手摇发电机电路结构G实验现象说明什么？实验现象说明什么？实验现象说明什么？实验现象说明什么？方向不随时间变化的电流称为直流电。例如电方向不随时间变化的电流称为直流电。例如电池供给的电流。池供给的电流。大小和方向都随时间做周期性变化，这样的电流大小和方向都随时间做周期性变化，这样的电流叫做交变电流。例如家庭照明电路中的电流。叫做交变电流。例如家庭照明电路中的电流。1.1.直流电流直流电流直流电流直流电流(DC)(DC)一、交变电流的概念一、交变电流的概念一、交变电流的概念一、交变电流的概念2.2.交变电流交变电流交变电流交变电流(AC

2、)(AC)下下列列的的电电流流i 随随时时间间t 变变化化的的图图象象中中,表表示示交交流流电电的是的是()()BCDiOtAiOtCiOtBiOtD交变电流的产生交变电流的产生交变电流的产生交变电流的产生二、交变电流的产生二、交变电流的产生二、交变电流的产生二、交变电流的产生选取线圈运动过程中如图所示的几个特殊时刻进选取线圈运动过程中如图所示的几个特殊时刻进行研究行研究1.过程分析过程分析将立体图转化将立体图转化为平面正视图为平面正视图此此此此时时时时线线线线圈圈圈圈具具具具有有有有的的的的特特特特点点点点线圈平面与磁场线圈平面与磁场垂直垂直，速度方向与磁场方向，速度方向与磁场方向平行平行磁

3、通量为最大磁通量为最大磁通量的变化率为磁通量的变化率为 0感应电流为感应电流为 0感应电动势为感应电动势为 0vv将立体图转化将立体图转化为平面正视图为平面正视图此此此此时时时时线线线线圈圈圈圈具具具具有有有有的的的的特特特特点点点点线圈平面与磁场线圈平面与磁场平行平行，速度方向与磁场方向，速度方向与磁场方向垂直垂直磁通量为磁通量为 0磁通量的变化率最大磁通量的变化率最大感应电流最大感应电流最大感应电动势最大感应电动势最大vv将立体图转化为平将立体图转化为平面正视图面正视图将立体图转化为平将立体图转化为平面正视图面正视图如如图图乙乙如图甲如图甲2.特点小结特点小结CD 如图所示，一线圈从中性面

4、开始绕逆时针转动，如图所示，一线圈从中性面开始绕逆时针转动，角速度为角速度为。AB、CD 宽宽 L1，AD、BC 长长 L2，经过时，经过时间间 t，处于图示位置，此时线圈中的感应电动势多大？，处于图示位置，此时线圈中的感应电动势多大？三、交变电流的一般变化规律三、交变电流的一般变化规律三、交变电流的一般变化规律三、交变电流的一般变化规律 ABCDBvA(B)D(C)t=0vv中性面中性面AB 边中的感应电动边中的感应电动势：势：线圈中的感应电动势：线圈中的感应电动势：三、交变电流的一般变化规律三、交变电流的一般变化规律三、交变电流的一般变化规律三、交变电流的一般变化规律 e1=BL1vsin

5、 =BL1 sin tL22e=2BL1 sin t=BSsin t L22ABCD当线圈匝数为当线圈匝数为 N 时时（1）电动势按正弦规律变化：）电动势按正弦规律变化：e=Emsin t 转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时e=NBL1L2sin t=NBSsin t 令令 Em=NBSL1L2 则有则有 e=Emsin t 1.交变电流的变化规律交变电流的变化规律 2.成立条件成立条件（2）电流按正弦规律变化：）电流按正弦规律变化：i =Imsin t e=Emsin t eOT/42T/43T/4T/23/22tt四、交流电的图象四、交流电的图象四、交

6、流电的图象四、交流电的图象 作图时规定感应电动作图时规定感应电动势正方向为势正方向为abcdaEm=nBS e=EmsintEmEmabcdabcdabcdKLabcdabcdKLKLKLKLiOT/42T/43T/4T/23/22tt作图时规定感应电流作图时规定感应电流正方向为正方向为dcbadIm=nBS/(R+r)i=ImsintImImabcdabcdabcdKLabcdabcdKLKLKLKL四、交流电的图象四、交流电的图象四、交流电的图象四、交流电的图象 eOT/42T/43T/4T/23/22ttEmEmiOT/42T/43T/4T/23/22ttImIm电路中的电动势和电流关系

7、电路中的电动势和电流关系例例2.一矩形线圈，绕垂直于匀一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动定轴转动，线圈中的感应电动势势 e 随时间的变化如图所示，随时间的变化如图所示，下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.t1 时刻通过的磁通量为零时刻通过的磁通量为零 B.t2 时刻通过的磁通量的绝对值最大时刻通过的磁通量的绝对值最大 C.t3 时刻通过的磁通量变化率的绝对值最大时刻通过的磁通量变化率的绝对值最大 D.每当每当 e 变换方向时通过的磁通量的绝对值最大变换方向时通过的磁通量的绝对值最大解析：因电动势按余弦规律变化，故初始时刻

8、线圈处于垂直中性面的位置，至 t1 时刻恰好到达中性面，磁通量最大，A 错；t2时刻又垂直中性面，磁通量为零，但其变化率最大，B 错；t3 时刻又到达中性面，磁通量最大，但其变化率为零，C错；e 变换方向时正是其大小为零时，也恰好是磁通量最大时。【答案】D五、其他交变电流波形图五、其他交变电流波形图五、其他交变电流波形图五、其他交变电流波形图示波器中的示波器中的锯齿波扫描锯齿波扫描电压电压电子计算机电子计算机中的矩形脉中的矩形脉冲冲激光通信用激光通信用的尖脉冲的尖脉冲家庭电路家庭电路中的正弦中的正弦式电流式电流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

9、期性变化的电流。2.交变电流的变化规律：交变电流的变化规律：（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 叫电动势的最大叫电动势的最大值值 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 正弦式交变电流规律正弦式交变电流规律正弦式交变电流规律正弦式交变电流规律（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，感应电流的，感应电流的方向改变方向改变两次两次

10、。规律物理量 函数表达式图象磁通量mcos tBScos t电动势eEmsin tnBSsin t电压uUmsin t sin t电流iImsin t sin tD1.如图甲所示，一矩形线圈如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd 中点的轴中点的轴OO以角速度以角速度逆时针匀速转动。若以线圈逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角平面与磁场夹角45时时(如图乙如图乙)为计时起点，并规定当电为计时起点，并规定当电流自流自a流向流向b时，电流方向为正。则下列四幅图中正确的是时，电流方向为正。则下列四幅图中正确的是 ()2.如图甲为某小型交流发电机的原理

11、图，其矩形线圈在磁如图甲为某小型交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为感应强度为 B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴 OO 匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻 R 10 连接，与电阻连接，与电阻 R 并联的交流电压表为理想电压表，示数是并联的交流电压表为理想电压表，示数是 10 V。图乙是矩形线圈中磁通量。图乙是矩形线圈中磁通量 随时间随时间 t 变化的图象。则变化的图象。则()CA.电阻电阻 R上的电动率为上的电动率为 20 WB.t0.02 s 时时 R 两端的电压瞬两端的电压瞬 时值为零时值为零C.R两端的电压两端的电压 u 随时间随时间 t 变化的规律是变化的规律是 u14.1cos 100t VD.通过通过 R 的电流的电流i随时间随时间t变化的规律是变化的规律是 i1.41cos 50t A