交变电流第一节交流电的产生ppt课件.ppt

交变电流 天马行空官方博客 当闭合矩形线圈在匀强磁场中 绕垂直于磁感线的轴线做匀速转动时 闭合线圈中就有交流电产生 试导出瞬时电动势e的表达式 一 正弦式电流的产生和规律 养成良好习惯 1 建模 对物理量作必要说明 2 利用已知规律推导 3 对结果进行说明 如何规范地推导物理规律 1 正弦式电流的产生 中性面开始计时 e Emsin t NBS sin2 ft电动势随时间按正弦规律变化 垂直于中性面开始计时 e Emcos t Em意义 由什么决定 公式 Em NBS 2 中性面 应注意 中性面在垂直于磁场位置 线圈通过中性面时 穿过线圈的磁通量最大 线圈平面通过中性面时感应电动势为零 线圈平面每转过中性面时 线圈中感应电流方向改变一次 转动一周线圈两次通过中性面 故一周里线圈中电流方向改变两次 3 图象表示 4 交流发电机 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 旋转磁极式发电机转动的部分叫转子 不动的部分叫定子 一些其它交变电流 交变电流的特点 方向随时间变化 2 描述交变电流的大小 最大值 Em Im Um瞬时值 e i u有效值 E I U 1 描述交变电流变化快慢 T f n 二 交变电流的描述 物理量都有约定的表示法 千万不要混用 1 瞬时值 它是反映不同时刻交变电流的大小和方向 正弦式电流瞬时值表达式为正弦函数时 应当注意必须从中性面开始 e NBS sin t 例1 有一正弦式电流电源 电压有效值U 120V 频率为f 50Hz向一霓虹灯供电 若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0 60V 试估算在一个小时内 霓虹灯发光时间有多长 为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象 练一练 8 思考 氖管是否发光取决于瞬时值 保险丝是否熔断取决于瞬时值还是有效值 电容器是否击穿看什么 辉光电压 2 最大值 也叫峰值 它是瞬时值的最大者 它反映的是交流电大小的变化范围 当线圈平面跟磁感线平行时 交流电动势最大 转轴垂直于磁感线 电容器接在交流电路中 则交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值 例2 把一电容器C接在220V的交流电路中 为了保证电容不被击穿 电容器C的耐压值是多少 变化 若有一电解电容器耐压为314V 能否接在220V的交变电流中 3 有效值 交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的 让交流和直流通过相同阻值的电阻 如果它们在相同的时间内产生的热量相等 就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值 图象1为10A的直流电 图象2表示最大值为20A的交流电 让它们通过相同的电阻R 在相同的时间内产生的热量相等吗 1 为什么要引入 有效值 如何定义有效值 2 我国照明电路电压Um U u T f n 对于非正弦电流的有效值以上关系不成立 应根据定义来求 1 通常所说交流电压 电流是用电压表 电流表测得的 都是指有效值 2 用电器铭牌上所标电压 电流值也是指有效值 3 在计算交流电通过导体产生热量 热功以及确定保险丝的熔断电流时 只能用有效值 4 题目中没有特殊说明的也为有效值练习 测一测12 正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是 3 平均值 它是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积值跟时间的比值 其量值可用法拉第电磁感应定律 例4 如图所示 两平行导轨与水平面间的倾角为 电阻不计 间距L 0 3m 长度足够长 导轨处于磁感应强度B 1T 方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中 导轨两端各接一个阻值为R0 2 电阻 另一横跨在导轨间的金属棒质量m 1kg 电阻r 1 棒与导轨间的滑动摩擦因数 0 5 当金属棒以平行于导轨的向上初速度 0 10m s上滑 直至上升到最高点过程中 通过上端电阻电量 0 1C g取10m s2 求上端电阻R0产生的焦耳热 例5 交流发电机的转子由B S的位置开始匀速转动 与它并联的电压表的示数为14 1V 那么当线圈转过30 时交流电压的瞬时值为 V 例6 通过某电阻的周期性交变电流的图象如右 求该交流电的有效值I 例7 交流发电机转子有n匝线圈 每匝线圈所围面积为S 匀强磁场的磁感应强度为B 匀速转动的角速度为 线圈内电阻为r 外电路电阻为R 当线圈由图中实线位置匀速转动90 到达虚线位置过程中 求 1 从如图所示位置开始记时电动势的瞬时值表达式 2 电流表和电压表的读数 3 通过R的电荷量q为多少 4 R上产生电热QR为多少 5 外力做的功W为多少 例8左图所示是某种型号的电热毯的电路图 电热毯接在交变电源上 通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如右图所示 此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为A 110VB 156VC 220VD 311V 等效法 是一种物理学重要的思维方法 交流电的 有效值 就是等效为相应的直流电 练习1 阻值为R的电阻接在电动势E 10V 内电阻r R的直流电源两端 此时电阻R上的电功率为P A 若将电阻接在直流电源上 电阻两端电压为10V 则其功率为2P B 若将电阻接在直流电源上 电阻两端电压为20V 则其功率为16P C 若将电阻接在正弦交流电源上 电阻两端电压最大值为10V 则其功率为2P D 若将电阻接在正弦交流电源上 电阻两端电压电大值为20V 则其功率为4P 练习3 如图所示 共n匝 阻值为r 边长为L的正方形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中 磁场的磁感应强度为B 线圈轴线OO 与磁场边界重合 线圈按图示方向匀速转动 转动的角速度为 开始计时的时刻 线圈平面与磁场方向垂直 规定电流方向沿abcd为正方向 则线圈内感应电流随时间变化的图像应是图 乙 中的 练习2 一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁力线的轴匀速转动 若图所示为穿过线圈的磁通量随时间的变化图线 则下面说法正确的是 A t 0时 线圈平面与中性面垂直B t 0 01s时刻 磁通量的变化率最大C t 0 02s时刻 线圈产生的电动势达到最大D t 0 03s时刻 线圈产生的电动势为零 4