物理 交变电流人教新课标选修.pptx

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1、直流电直流电(DC)(DC)电流方向不随时间而改变电流方向不随时间而改变第1页/共24页一、交变电流一、交变电流按下图所示进行实验按下图所示进行实验演示演示第2页/共24页交变电流交变电流(AC)交变电流交变电流(交流交流):):大小和方向都大小和方向都随时间做周期性变化的电流随时间做周期性变化的电流.第3页/共24页交流发电机模型的原理简图交流发电机模型的原理简图第4页/共24页二、二、交变电流的产生交变电流的产生 矩矩形形线线圈圈在在匀匀强强磁磁场场中中绕绕垂垂直直于于磁磁场场的轴匀速转动的轴匀速转动第5页/共24页 为了能更方便地说明问题，我们将立体图转为了能更方便地说明问题，我们将立体

2、图转化为平面图来分析化为平面图来分析.第6页/共24页(甲)BSBS，最大，最大，E=0,I=0E=0,I=0 中性面中性面没有边切割磁感线没有边切割磁感线第7页/共24页BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大，感应电流方向感应电流方向b b到到a a(乙乙)a a（b b）、）、d d（c c）边垂直）边垂直切割磁感应线，切割磁感应线，第8页/共24页(丙丙)BSBS，最大，最大，E=0,I=0E=0,I=0 中性面中性面第9页/共24页BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大，感应电流方向感应电流方向a a到到b b第10页/共24页设设正正方方形形线线圈圈的

3、的边边长长为为L L，在在匀匀强强磁磁场场B B中中绕绕垂垂直直于于磁磁场场的的对对称称轴轴以以角角速速度度匀匀速速转转动动，如如图图所所示示，abab和和cdcd边垂直于纸面，转轴为边垂直于纸面，转轴为OO1 1线圈转动一周，电流方向线圈转动一周，电流方向改变多少次？改变多少次？回答问题：回答问题：4 4试推导感应电动势大小的变化规律公式。试推导感应电动势大小的变化规律公式。3 3线圈转到什么位置时磁通线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是量最小？这时感应电动势是最大还是最小？最大还是最小？2 2线圈转到什么位置时磁线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势通量最大？这时感应电动势

4、是最大还是最小？是最大还是最小？第11页/共24页 1 1中中性性面面：线线圈圈平平面面与与磁磁感感线线垂垂直直的的位置叫做中性面位置叫做中性面 （1 1）线线圈圈经经过过中中性性面面时时，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量最最大大，但但磁磁通通量量的的变变化化率率为为零零（abab和和cdcd边边都都不不切切割割磁磁感感线线），线圈中的线圈中的电动势为零电动势为零 （2 2）线线圈圈经经过过中中性性面面时时，电电流流将将改改变变方方向向，线线圈圈转转动动一一周周，两两次次经经过过中中性面，电流方向改变性面，电流方向改变两次两次第12页/共24页 三交变电流的变化规律三交变电流的变化规律 以以线

5、线圈圈经经过过中中性性面面开开始始计计时时，在在时时刻刻t t线线圈圈中中的的感感应应电电动动势势（abab和和cdcd边边切切割割磁磁感感线线 ）所以令则有 e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）=NB S第13页/共24页成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时（1）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（3）电路上的电压按正弦规 律变化 电流通过R时：第14页/共24页四、交流电的四、交流电的图像图像 abcdK L A Ba b c d K L A Ba bcdkLA Ba bcdkLA Ba bcdkLA B第15页/共24页五、

6、交变电流的种类五、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第16页/共24页1 1交变电流交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。：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一一 次，感应电流的次，感应电流的方向就改变方向就改变一次；线圈转动一次；线圈转动一一 周周，感应电流的方向改变，感应电流的方向改

7、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矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动第17页/共24页交变电流：交变电流：和和 都随时间都随时间 做做 的电流叫做交变电流的电流叫做交变电流 电压和电流随时间按电压和电流随时间按变化的交变化的交 流电叫正弦交流电流电叫正弦交流电交交流流电电的的产产生生：矩矩形形线线圈圈

8、在在匀匀强强磁磁场场中中绕绕垂垂直直于于磁磁场场方方向向的的中中心心轴轴匀匀速速旋旋转转时时，线圈中就会产生线圈中就会产生当当线线圈圈平平面面垂垂直直于于磁磁感感线线时时，线线圈圈各各边边都都 不不切切割割磁磁感感线线，线线圈圈中中没没有有感感应应电电流流，这这样样的的位位置置叫叫做做线线圈圈平平面面每每经经过过中中性性面面一一次次，感感应应电电流流方方向向就就改改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变大小大小方向方向周期性变化周期性变化正弦规律正弦规律感应电流感应电流中性面中性面两次两次第18页/共24页线线圈圈从从中中性性面面开开始始转转动动，

9、角角速速度度是是，线线圈圈中中的的感感应应电电动动势势的的峰峰值值是是E Emm，那那么么在在任任 一一 时时 刻刻 t t感感 应应 电电 动动 势势 的的 瞬瞬 时时 值值 e e为为 若若线线圈圈电电阻阻为为，则则感感应应电电流流的的瞬瞬时时值值为为0Em e-Em te=E Em msintsinti=(E Em m/R/R)sintsint第19页/共24页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20 cm20 cm，adad边长为边长为10 cm10 cm，磁感应强度，磁感应强度 B=0.01 TB=0.01 T，线圈的转

10、速，线圈的转速n=50 r/sn=50 r/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。0.0628 V 0.0628 V 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/第20页/共24页交流发电机简介第21页/共24页第22页/共24页交流发电机有两种，即交流发电机有两种，即 和和其其中中转转动动的的部部分分叫叫，不不动动的的部部分分叫叫发发电电机机转子是由转子是由、或其它动力机带动或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第23页/共24页感谢您的观看！第24页/共24页