高二物理交变电流的产生与变化规律.ppt

交 变 电 流,交变电流(AC),交变电流(交流):大小和方向都随时间做周期性变化的电流.,直流电(DC) 电流方向不随时间而改变,大小可以改变噢！,交变电流(交流电)的产生,为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析.,(甲),BS， 最大， E=0 , I=0,没有边切割磁感应线,中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面,BS，=0，E最大，I最大，,(乙),a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，,感应电流方向b到a,(丙),BS， 最大， E=0 , I=0,又见中性面,BS，=0，E最大，I最大，,感应电流方向a到b,那么整个连续的过程是怎么样的呢？,假定从E经过负载流向F的电流为正，反之为负，在坐标上标出线圈达到甲、乙、丙、丁四个位置对应的时刻和电流。,0,最大,0,反向最大,交流电的图像,真的是这样吗？,设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O,1、线圈转动一周，电流方向改变多少次？ 2、线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势是最大还是最小？ 3、线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最大还是最小？,回答问题：,特点：a. 磁通量为0 b. E最大，磁通量的变化率/t最大,（1）（甲）（丙）中性面（线圈与磁感线垂直的平面）,（2）（乙）（丁）最大值面（线圈垂直中性面）,结论：,特点:,a. 磁通量最大,b. E0，磁通量的变化率/t为零,c. 当线圈转至中性面时，电流方向发 生改变,d. 线圈转动一周电流方向改变两次,三交变电流的变化规律 以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线 ）,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）,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）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：,2、交变电流的变化规律,e=nBssint=Emsint(从中性面开始计时),e=nBscost=Emcost(从BS开始计时),i=(nBs/R)sint=Imsint(从中性面开始计时),i=(nBs/R)cost=Imcost(从从BS开始计时),u=Umsint(从中性面开始计时),u=Umcost(从从BS开始计时),(1)感应电动势:,(2)感应电流:,(3)外电路电阻两端的电压:,五、交变电流的种类,(1)正弦交流电,(2)示波器中的锯齿波扫描电压,(3)电子计算机中的矩形脉冲,(4)激光通信中的尖脉冲,1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。,3、交变电流的变化规律： （1）方向变化规律-线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。,（2）大小变化规律-按正弦规律变化： e=Emsint Em=NBS叫电动势的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫电流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫电压的最大值,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,、线圈从中性面开始转动，角速度是，线圈中的感应电动势的峰值是Em，那么在任一时刻t感应电动势的瞬时值e为 若线圈电阻为，则感应电流的瞬时值为 ,e= Emsint,i= (Em/R)sint,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,（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）,无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子,总结： 1.交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。,2.交变电流的变化规律： 方向变化规律-线圈平面每经过中性面一次，感应电 流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。,大小变化规律-按正弦规律变化： e=Emsint Em=NBS叫电动势的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫电流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫电压的最大值,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 。,A,B,C,D,A B D,A,三 例题,2 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随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是：,t1时刻通过线圈的磁通量为零； t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大； t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大； 每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。,答案： D,3. 交流发电机工作时的电动势的变化规律为 e=EmSint，如果转子的转速n提高一倍，其它条件不变，则电动 势的变化规律将变化为： A。e=EmSin2t B. e=2EmSin2t C. e=2EmSin4t D. e=2EmSint,例题3,、线圈从中性面开始转动，角速度是，线圈中的感应电动势的峰值是Em，那么在任一时刻t感应电动势的瞬时值e为 若线圈电阻为，则感应电流的瞬时值为 ,e= Emsint,i= Em/(Rsint),5.影响产生感应电动势大小的因素可能是（ ） A.线圈的面积 B.线圈的转速 C.磁场强弱 D.线圈电阻,ABC,6. 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是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（1）e=311Sin100t(V) （2）I=3.11Sin（1001/120）=3.111/2=1.55（A）,（3）E m=311V E=N/t=2NBS/198V （