三、交变电流 (2).pptx

,第五章交变电流,观察思考什么是交流电,操作：匀速转动手柄，线圈在磁场中匀速转动,现象：小灯泡发光，但亮度有变化,问题：小灯泡发光亮度有变化说明什么？,结论：小灯泡中电流大小有变化,在示波器上观察不同电压的图形,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。,交流发电机模型的原理简图,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,=0,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),最大,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,设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O,1、线圈转动一周，多少次经过中性面?电流方向改变多少次?,2、线圈转到什么位置时磁通量最大?这时感应电动势是最大还是最小?,3、线圈转到什么位置时磁通量最小?这时感应电动势是最大还是最小?,思考与讨论,a(b),c(d),O,线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面,（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,（2）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,中性面,三、交变电流的变化规律,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,ab和cd为L1,bc和ad为L2）,v,1.（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,1.（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,三、交变电流的变化规律,理解注意:1.在上式中,e、u、i叫交流电瞬时值;Em、Um、Im叫交流电最大值.,2.当t=0时刻,线圈与磁场垂直（中性面）,产生正弦交流电;若t=0时刻,线圈平行与磁场,产生余弦交流电,3.峰值与开始计时的位置及线圈转动的时间无关，与线圈形状无关，与转轴的位置无关,例1、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？,解析（1）e=311Sin100t,（2）I=e/R=(311Sin（100*1/120）)/R=3.11*1/2=1.55（A）,四、交流电的图像,四、交流电的图像,e,t,0,Em,-Em,i,t,0,Im,-Im,(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,5、几种交变电流的波形,六、交流发电机,交流发电机,1、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、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,、交流发电机有两种，即、其中转动的部分叫，不动的部分叫发电机转子是由、或其它动力机带动,旋转磁极式,旋转电枢式,转子,定子,水轮机,蒸汽轮机,四、课堂总结：1.交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。直流电流：方向不随时间做周期性改变的电流,2.交变电流的变化规律：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。,大小变化规律-按正弦规律变化：i=ImsintIm=Em/R叫电流的最大值u=UmsintUm=ImR叫电压的最大值,课后作业：课本34页3.4题,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,三、课堂练习,、交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速旋转时，线圈中就产生,、交变电流：和都随时间做的电流叫做交变电流电压和电流随时间按变化的交流电叫正弦交流电,大小,方向,正弦规律,正弦交流电,周期性变化,课堂练习,、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变,中性面,两次,、线圈从中性面开始转动，角速度是，线圈中的感应电动势的峰值是Em，那么在任一时刻t感应电动势的瞬时值e为若电路总电阻为，则感应电流的瞬时值为,e=Emsint,i=(Em/R)sint,6、一矩形线圈,绕垂直于匀