5.1交变电流(公开课).ppt

第五章交变电流 一 交变电流 1 交变电流 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流 简称交流 AC 2 直流电 方向不随时间变化的电流叫做直流电 简称直流 DC 交变电流可以转变成直流 实验室学生电源就有这种功能 二 交变电流的产生 交流发电机 1 发电机的基本构造 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 交变电流产生示意图 交变电流的产生 ABCD 线圈 切割磁感线 K L 圆环 E F 电刷 使线圈在转动时保持与外电路的连接 1 在线圈由甲转到乙的过程中 AB边中电流向哪个方向流动 由B A 2 在线圈由丙转到丁的过程中 AB边中电流向哪个方向流动 由A B 3 当线圈转到什么位置时线圈中没有电流 转到什么位置时线圈中电流最大 线圈转到甲 丙位置时线圈中没有电流 转到乙 丁位置时线圈中电流最大 在线圈的转动过程中 穿过线圈的磁通量 线圈中的感应电动势 感应电流有什么特点 线圈经过甲 丙位置时 电流方向发生改变 线圈经过中性面时 感应电动势为零 感应电流为零 线圈每经过中性面一次 交流电方向改变一次 线圈每转动一周 交流电的一个周期 两次经过中性面 交流电的方向改变两次 中性面 与磁感线垂直的平面 设线圈平面从中性面开始转动 角速度是 经过时间t AB CD宽L1 AD BC长L2 磁感应强度是B 中性面 线圈与中性面的夹角是多少 AB边的速度多大 AB边速度方向与磁场方向夹角是多大 AB边中的感应电动势多大 线圈中的感应电动势多大 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 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 若为N匝线圈 1 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时 所产生的交变电流按照正弦函数的规律变化 正弦式交流电 正弦式交流电的产生的描述 2 Em匀速转动过程中能产生电动势的最大值 峰值 为线圈转动的角速度 3 此表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立 e为瞬时值 4 若该线圈给外电阻R供电 设线圈本身电阻为r 由闭合电路欧姆定律 R两端的电压为 交流电的图像 四 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 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 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 Emsin tEm NBS 叫电动势的最大值i Imsin tIm Em R叫电流的最大值u Umsin tUm ImR叫电压的最大值 小结 2 产生 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 1 线圈与磁感线垂直时 感应电动势 磁通量 是电流方向 的位置 2 当线圈与磁感线平行时 感应电动势 磁通量 3 线圈连续匀速转动的过程中 电流的大小和方向都做 变化 最小 最大 最大 最小 发生变化 周期性 下列表示交变电流的有 例1 CE 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 练习 一台发电机在产生正弦式电流 如果发电机电动势的峰值为Em 400V 线圈匀速转动的角速度为 314rad s 试写出电动势瞬时值的表达式 如果这个发电机的外电路只有电阻元件 总电阻为2000 电路中电流的峰值是多少 写出电流瞬时值的表达式 e E