交变电流PPT课件

交变电流,教学目标,会观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流、直流的概念,分析线圈转动1周中电动势和电流方向的变化，能对交变电流的产生有比较清楚的了解，具有运动基本原理解决新情境下问题的能力,知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的峰值、瞬时值的物理含义,教学重点,教学难点,交变电流产生的物理过程的分析,交变电流的变化规律的图象描述,交变电流的变化规律及应用,图象与实际发动机转动时的一一对应关系的理解,公路旁，旷野上，坚实的钢架托着、吊着粗大的金属线，仿佛由天际而来，向天际而去,这些由发电厂、变电站而来的输电线，将电能输送到乡村、工厂，输送到千家万户。,电，每时每刻都在为人类做着巨大贡献。,来自发电厂的电有什么特征？我们怎样才能更好的利用它？,演示：手摇发电机,观察二极管的发光情况,单向导电性,交替发光,通过二极管的电流方向是周期性变化的,线框中产生的感应电流方向是变化的,理解交流电和直流电的区别,了解家庭电路中的电流是交流电,交流电和直流电,交变电流：,大小和方向都随时间做周期性的变化.简称交流（AC）,直流电:,方向不随时间变化的电流（DC）,恒定电流：大小和方向不随时间变化的电流,各种电池供给的电流就是直流电,交流电与直流电,电网供给的交流经过降压后能使小灯泡发光。把示波器的两个输入端接到小灯泡的两端，在荧光屏上会看到灯泡两端的电压随时间变化的曲线。,交变电流,电网交流变化规律的图像,坐标：时间t为横坐标，i或u为纵坐标,图象形状：正弦曲线,物理意义：反映i或u随时间变的规律,交变电流,观察下列几个电流与时间的图象,判断哪些是交变电流?,（1）（2）（5）,交变电流,磁极：磁极间形成匀强磁场,线圈：转轴垂直于磁场方向,交变电流是如何产生的呢？,交流发电机模型,电刷,理解线圈在磁场中匀速转动可以产生正弦交流电,理解正弦交流电的磁通量、电动势都随时间做正弦或余弦规律变化,正弦交流电的产生方式,交变电流产生示意图：,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,甲,乙,丙,丁,交变电流的产生,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BA,甲,乙,交变电流的产生,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AB,丙,丁,交变电流的产生,理解中性面和与中性面垂直的平面的概念,掌握在两种情况下磁通量、磁通量变化率和电动势的特点,中性面和与中性面垂直的平面,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！,甲,乙,丙,丁,中性面和与中性面垂直的平面,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,中性面和与中性面垂直的平面,中性面：,与磁感线垂直的平面,线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，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。,中性面和与中性面垂直的平面,整个单匝线框在与中性面垂直位置时产生的感应电动势是多大?磁通量是多大?,中性面和与中性面垂直的平面,整个单匝线框在中性面位置时产生的感应电流是多大?,AB，CD均不切割磁感线故电流为0,中性面和与中性面垂直的平面,交变电流的具体变化规律是怎样的？,掌握任意时刻交流电电动势的表达式,能够区分一个表达式代表的线圈初始位置,任意时刻的感应电动势,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，AD、BC长，磁感应强度是B.,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？,交变电流的变化规律,线圈中的感应电动势多大？,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，AD、BC长，磁感应强度是B.,交变电流的变化规律,若有n匝线框在匀速转动,则整个线框的感应电动势是多少?,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）,若为n匝线圈,令,则,峰值（最大值）,t时刻的瞬时值,交变电流的变化规律,若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，则负载两端的电压u、流过的电流i随时间变化的规律是怎样的？,流过负载的电流,负载两端的电压,交变电流变化规律的推导,正弦式交变电流,线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，可以得到按正弦规律变化的交变电流,这种交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流.,在电子技术中也常遇到其他形式的电流,家庭电路中的正弦交变电流,示波器中的锯齿波扫描电压,电子计算机中的矩形脉冲,激光通信中的尖脉冲,交变电流的变化规律,试画出从中性面开始计时的交流电的e-t图及i-t图（规定DCBAD的方向为电动势的正方向）,甲,乙,丙,丁,交变电流的变化规律,若线框从垂直中性面开始计时，在t时刻线圈中的感应电动势是多少？并画出图象。,交变电流的变化规律,让一个蹄形磁铁靠近白炽灯，观察灯丝，可以看到什么现象？这是什么原因造成的？,磁铁靠近白炽灯，发现灯丝颤动。因为通有交变电流的灯丝处在磁场中要受到力的作用，灯丝受到的磁场力的大小、方向都随时间做周期性变化，因而灯丝颤动,问题与练习,有人说，在下图中，线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，因而线圈中的感应电动势最大；线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，因而感应电动势为0.这种说法对不对？为什么？,不对。根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，而与磁通量没有必然联系。,问题与练习,下图中，设磁感应强度为0.01T，单砸线圈边长AB为20cm，宽AD为10cm，转速n为50r/s，求线圈转动时感应电动势的最大值,问题与练习,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，线圈匀速转动的角速度为，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2k，电路中电流的峰值为多少？写出电流瞬时值的表达式。,电流的峰值,电流的瞬时表达式,问题与练习,如图所示，是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，MN边水平，线框绕某竖直固固定轴以角速度匀速转动。在MN边与磁场方向的夹角到达的时刻（图示位置），导线框中产生的瞬时电动势e的大小是多少？标出线框此时电流的方向。已知线框按俯视的逆时针方向转动。,方向：KNLMK,问题与练习,总结,交变电流:,大小和方向,都随时间,做周期性,的变化,正弦式交变电流的规律：,电压随时间变化的规律：,电流随时间变化的规律：,中性面的特点：,(从开始计时，),中性面,磁通量；电动势，等于,最大,最小,零,线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就；线圈转动一周，感应电流的方向改变。,改变一次,两次,交流发电机,交流发电机的转子,发电机的基本组成：,用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）,发电机的基本种类,无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子,旋转电枢式发电机原理图,旋转磁极式发电机原理图,用来产生磁场的磁极,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）,交流发电机,【分析】,【解答】,【点评】,A,B,C,D,练习,【分析】,【解答】,【点评】,A,B,C,D,练习,【分析】,【解答】,【点评】,练习,【分析】,【解答】,