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第二章:交变电流,第一、二节认识交变电流 、交变电流的描述,学习目标,1、知道交变电流和了解交变电流产生的过程; 2、了解交变电流的图像; 3、掌握用函数表达式和图像(重点)描述交变电流的两种方法,一、观察交变电流的图像,1.恒定电流:强弱和方向都不随时间改变的电流。简称直流。,2.交变电流:强弱和方向都随时间周期性变化电流,简称交流。,注:交直流电的本质区别是电流方向是否改变,3.波形图:_或_随时间变化的图象叫波形图,通常用_来观察波形图,电流,电压,示波器,二、交变电流的产生:,演示实验:,1、交流发电机: 产生交变电流的装置称为交流发电机。其基本结构是线圈和磁极。可分为旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机。(课本P41页资料活页),2、产生方法: 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴转动便可产生交变电流;,1、交流发电机: 产生交变电流的装置称为交流发电机。其基本结构是线圈和磁极。可分为旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机。(课本P41页资料活页),2、产生方法: 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴转动便可产生交变电流;,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?,看动画回答问题:,(甲),BS,最大,各边不切割磁感应线,此时无感应电流中性面 E=0 , I=0,有最大值,BS,VB,=0, ab边和dc边垂直切割磁感线, E最大,I最大,电流方向ba, dc。,(乙),V,V,BS,最大,各边不切割磁感应线,无感应电流中性面。,(丙),E=0 , I=0,有最大值,BS, VB, =0, ab边和dc边垂直切割磁感线, E最大,I最大,电流方向ab, cd。,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:,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,特点:,提出问题: 交变电流的大小和方向都是随时间变化的,那么我们如何来表示交变电流的大小和方向呢?,三、用函数表达式描述交变电流的规律:,交变电流规律的推导:,由上两式可得:,如有N匝线圈,则,由此可见,Em与线圈的形状和转轴的位置无关。,设线圈和电阻构成闭合回路,总电阻为R,则电路中电流:,设外电路的电阻为 ,由欧姆定律可知路端电压为,表示电流的最大值,注:这些公式都只适用于纯电阻电路!,交流电的图像,3、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,四、课堂总结:,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。,如有N匝线圈,则,大小变化规律-按正弦规律变化: 叫电动势的最大值 叫电流的最大值 叫电压的最大值,1.交变电流:大小和方向都随时间作周期性变化的电流。,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,如果转子的角速度提高一倍,其它条件不变,则电动 势的变化规律将变化为: A.e=EmSin2t B. e=2EmS
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