2.4电磁感应与交流发电.ppt

5.1交变电流,教学目标,1理解交变电流的产生原理2掌握交变电流的变化规律及表示方法3理解交流电的瞬时值，最大值及中性面的概念4培养观察能力、空间想象能力以及立体图转化为平面图形的能力,演示:观察直流电和交变电流的波形图,1、直流电流(DC),2、交变电流(AC),一、交变电流的概念,方向不随时间变化的电流称为直流电。电池供给的电流,大小和方向都不随时间变化,所以属于直流.,家庭电路中的电流,大小和方向都随时间做周期性变化,这样的电流叫做交变电流。,教学录像:用示波器观察交流电通过二极管前后的波形,二、交变电流的产生,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动,动画模拟:交流发电机的原理,交变电流产生示意图：,假定线圈沿逆时针方向匀速转动，如图甲至乙。考虑下面几个问题。1、图中，在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？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？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?4、大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E经过负载流向F的电流记为正，反之为负。在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。,BS,最大,E=0,I=0,中性面,垂直磁场方向的平面叫做中性面。,线圈经过中性面时，最大，但线圈中的电动势为零,(V/B),过程分析,将立体图转化为平面图,BS,=0,E最大,I最大,感应电流方向B到A,线圈与磁场平行时，最小，但线圈中的电动势最大,(VB),BS,最大,E=0,I=0,中性面,BS,=0,E、I最大,感应电流方向C到D,V/B,VB,线圈平面与磁感线垂直的位置,（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势为零,（3）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次,（2）线圈经过垂直中性面时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，线圈中的电动势为最大。,中性面,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）,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）,（1）电动势按正弦规律变化,（2）电流按正弦规律变化,（3）电路上的电压按正弦规律变化,电流通过R时：,三、交变电流的变化规律,成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时,四、交流电的图像,e,t,0,Em,-Em,i,t,0,Im,-Im,四、交流电的图像,(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,五、交变电流的种类,教学录像：用示波器观察几种交变电流的波形图,教学录像:交流发电机结构,科学漫步交流发电机,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,ABD,A,课堂练习,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、一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311V，线圈在磁场中转动的角速度=100rad/s。（1）写出感应电动势的瞬时值表达式。（2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的总电阻为100，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在t=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？,（3）线圈从中性面转过180度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？（4）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？,答案（1）e=311Sin100t