高中物理三峡水电站课件人教版选修3.ppt

三峡水电站 5 1 交变电流 从法拉第发现电磁感应现象后 人们对电的研究和应用进入了一个新的里程 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 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 三 交变电流的变化规律 由以上的演示可以看出 交变电压随时间变化的图象是正弦曲线 这说明发电机线圈中产生的感应电动势也是按照正弦规律变化的 它可以写做 e emsinwt e 电动势的瞬时值 em 它达到的峰值 发电机线圈转动的角速度 交变电流的变化规律 发电机连接负载时 通过电路中的电流也是按照正弦规律变化的 它也可以用三角函数式表达 i imsinwt i 电流的瞬时值 im 它能达到的峰值 交变电流的变化规律 当交变电流通过电阻r时 根据欧姆定律 电阻两端的电压跟通过电阻的电流成正比 所以电压也按正弦规律变化 其表达式是 u umsinwt u 电压的瞬时值 um 它达到的峰值 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 交变电流的变化规律 如果以时间t为横坐标 以电流i或电压u为纵坐标 把电流或电压变化的规律用曲线画出来 会得到下图所示的正弦曲线 按正弦规律变化的交变电流叫做正弦交变电流 简称正弦式电流 它是一种最简单 最基本的交变电流 我国家庭电路中的交变电流就是正弦交变电流 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 直流 方向不随时间变化的电流叫直流 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 理解 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 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 练习3 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 emsinwt 400sin314t 解 电动势瞬时值的表达式为 电流峰值为 im em r 400 2000 0 2a 电流瞬时值的表达式为 i imsinwt 2sin314t 设线圈平面从中性面开始转动 角速度是 经过时间t a