交流电的产生1(精品).ppt

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1、第3章 交变电流1.交变电流的产生一.数字式电表测电源端电压:P42说明:直流电源有正负,交流电源没有二.示波器观察两种电源的电流的图像:P42说明:直流电源提供的电流的大小和方向都不随时间变化,是恒定电流;交流电源提供的电流大小和方向随时间做周期性变化,称这种电流为交变电流,俗称交流电三.交流电的产生1.交流发电机:(1)构造:线圈(电枢)和磁极两部分.注:使用电磁铁的发电机叫励磁发电机(2)原理：法拉第电磁感应定律。发电机是把机械能转化成电能的装置(3)类型:旋转电枢式发电机；旋转磁极式发电机。转动部分叫转子；固定不动的部分叫定子。思考与讨论;(1).将手摇发电机模型与示教电流表组成闭合电

2、路，当线框缓慢转动（或快速摆动）时，观察到什么?(2).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？2 2、交变电流的产生、交变电流的产生线圈与中性面面转过角度磁通切割磁力线速度感生电流最大最大最大最大反向最大反向最大最大（1）中性面线框平面与磁感线垂直的位置。（2）线圈处于中性面位置时，穿过线圈最大，但=0。（3）线圈越过中性面，线圈中I感方向要改变。线圈转一周，感应电流方向改变两次。注：3 3交变电流的变化规律交变电流的变化规律设线圈平面从中性面开始转动，角速度是。经过时间t，线圈转过的角度是t，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于t，如右图所示。设ab边长为L1

3、，bc边长L2，磁感应强度为B，这时ab边产生的感应电动势多大?cd边中产生的感应电动势跟ab边中产生的感应电动势大小相同，又是串联在一起，此时整个线框中感应电动势多大?(1)感应电动势随时间的变化规律：若线圈有N匝时，相当于N个完全相同的电源串联，e=NBL1L2sint，令Em=NBL1L2，叫做感应电动势的峰值，e叫做感应电动势的瞬时值。（2)感应电流及电路上某一段电压随时间的变化规律：根据闭合电路欧姆定律，感应电流的最大值Im=，感应电流的瞬时值i=Imsint。根据部分电路欧姆定律，电压的最大值Um=ImR，电压的瞬时值U=Umsint。电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正

4、弦曲线来表示，如下图所示：电枢转动位置与电动势及电流的瞬时对应关系四几种常见的交变电波形四几种常见的交变电波形五五.课堂总结、点评课堂总结、点评1矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流。2从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=NBSsint，感应电动势的最大值为Em=NBS。3中性面的特点：磁通量最大为m，但e=0。实例探究实例探究交变电流的图象、交变电流的产生过程交变电流的图象、交变电流的产生过程【例1】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e随时间t的变化如图所示。下面说法中正确的是（）At1时刻通过线圈

5、的磁通量为零Bt2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D每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大答案:D交变电流的变化规律交变电流的变化规律【例2】在匀强磁场中有一矩形线圈，从中性面开始绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动时，产生的交变电动势可以表示为e=Emsint。现在把线圈的转速增为原来的2倍，试分析并写出现在的交变电动势的峰值、交变电动势的瞬时值表达式，画出与其相对应的交变电动势随时间变化的图象。e=Emsint=2Emsin2t分析物理图象的要点：一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”、看“截距”、看“面积”、看“拐点”，并理解

6、其物理意义。二变：掌握“图与图”“图与式”和“图与物”之间的变通关系。三判：在此基础上进行正确的分析和判断。【例3】如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2 T，匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO匀速转动，角速度=200 rad/s。已知ab=0.1 m，bc=0.2 m，线圈的总电阻R=40，试求：（1）感应电动势的最大值，感应电流的最大值；（2）设时间t=0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；（3）画出感应电流的瞬时值i随t变化的图象；（4）当t=30时，穿过线圈的磁通量和线圈中的电流的瞬时值各是多大？（5）线圈从图示位置转过的过程中，感应电动势的平均值是多大？综

7、合应用综合应用(1)1.2 A(2)e=Emsint=48sin200t V(4)0.6 A作业：作业：一矩形线圈，面积为一矩形线圈，面积为s s，匝数为，匝数为N N，在场强为，在场强为B B的匀强磁场中绕着中轴的匀强磁场中绕着中轴oooo做匀速转动，角做匀速转动，角速度为速度为，磁场方向与转轴垂直，当线圈转到，磁场方向与转轴垂直，当线圈转到中性面开始计时，求：中性面开始计时，求：（1 1）线圈中感应电动势的最大值？）线圈中感应电动势的最大值？（2 2）线圈中感应电动势随时间变化的表达）线圈中感应电动势随时间变化的表达式？式？（3 3）若线圈中的电阻为）若线圈中的电阻为R R，则线圈中的电流，则线圈中的电流的最大值为多少？的最大值为多少？（4 4）线圈中的电流瞬时表达式）线圈中的电流瞬时表达式8图为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度B=0.5 T，线圈匝数N=50匝，每匝线圈面积为0.48 m2，转速为150 r/min，在匀速转动过程中，从图示位置线圈转过90开始计时.（1）写出交流感应电动势瞬时值的表达式；（2）画出e-t图线。9如图所示，正方形线圈abcd绕对称轴OO在匀强磁场中匀速转动，转动次数n=120 min-1，若已知ab=bc=20 cm，匝数=20，磁感应强度B=0.2 T，求：（1）转动中最大电动势位置；（2）从图示位置转过90过程中的平均电动势。