《51交变电流》课件(共31张PPT)

1、5.1交变电流交变电流一中物理组第五章第五章 交变电流交变电流转子转子电刷电刷电刷电刷定子定子第五章第五章 交变电流交变电流【演示1】观察小灯泡的观察小灯泡的发光发光情况情况“亮亮” ”、 、“ “闪闪” ”闪闪: :亮亮: :通过灯泡电流通过灯泡电流大小大小是变化是变化说明有电流通过灯泡说明有电流通过灯泡 线框中产生的感应电流强度线框中产生的感应电流强度大小大小是变化的是变化的第五章第五章 交变电流交变电流【演示2】二极管的发光情况交替交替发发光光通通过过二极管的二极管的电电流流方向方向是是周期性周期性变变化的化的线线框中的感框中的感应电应电流方向是流方向是变变化化G G第五章第五章 交变电

2、流交变电流【演示3】观观察察电电流表的流表的偏偏转转情况情况“左左” ”、 、“ “右右” ” 线框中产生的感应电流强度线框中产生的感应电流强度大小、方向大小、方向是变化的是变化的第五章第五章 交变电流交变电流概念概念: :1.1.交变电流交变电流: 大小和大小和方向方向都随都随时间时间做周期性的做周期性的变变化化. 简简称交流（称交流（AC） ）2.直流电直流电: 方向方向不随不随时间变时间变化的化的电电流（流（DC） ）恒定电流恒定电流:大小大小和和方向方向不随不随时间变时间变化的化的电电流流第五章第五章 交变电流交变电流 观观察下列几个察下列几个电电流与流与时间时间的的图图象象,判断哪些

3、是交判断哪些是交变电变电流流it0(2)it0(1)it0(3)i0t(4)i0t(5)（1）（）（2）（）（5）第五章第五章 交变电流交变电流问题问题1 1：线圈转动过程中线圈转动过程中, ,哪些边在哪些边在 切割切割? ?a(b)(c)dv5v6acdHFb思考：这两条边是否一直在切割思考：这两条边是否一直在切割? ?第五章第五章 交变电流交变电流中中性性面面的的概概念念思考:在在这这个位置个位置磁通量磁通量是多大是多大?电动势是零电动势是零此时线圈所在的此时线圈所在的 叫做叫做中性面中性面a(b)(c)dv1v2abcdHF与磁感线垂直的平面与磁感线垂直的平面第五章第五章 交变电流交变电

4、流问题问题2.2.整个单匝整个单匝线框在与线框在与中性面垂直中性面垂直位置时位置时产生的感应电动势是多大产生的感应电动势是多大? ?a (b)(c)dv5v6E =Eab+Ecd=BL1v5+BL1v6=BL1L2=Bs思考思考: :磁通量是多大磁通量是多大? ?adHF中性面中性面0 E=BsE=Bs是最大感应电动势吗？是最大感应电动势吗？第五章第五章 交变电流交变电流问题问题3.3.若若单匝单匝线框从中性面开始转动线框从中性面开始转动, ,经过经过一段时间一段时间t,t,在在这一时刻这一时刻整个线框产生的电整个线框产生的电动势又是多大动势又是多大? ?V3V4acdHF中性面中性面第五章第

5、五章 交变电流交变电流V3V4V3V3V4V4acdHFbe =Bssin(t)中性面中性面瞬时值瞬时值2211LLeBLsinBLsin221314eBL V sinBL V sineBs sinBsints 第五章第五章 交变电流交变电流瞬时值瞬时值峰值峰值问题问题4.4.n n匝匝线框从中性面开始转动线框从中性面开始转动, ,经过时间经过时间t,t,此刻整个线框产生的电动势又是多大此刻整个线框产生的电动势又是多大? ?V3V4menBs sintE sint acdHFb中性面中性面第五章第五章 交变电流交变电流问题问题5 5：n n匝线框在匀强磁场中匀速匝线框在匀强磁场中匀速转动转动,

6、 , 线框的电阻为线框的电阻为r,r,外阻为外阻为R,R,则则电阻的电流和电压分别是多少电阻的电流和电压分别是多少? ?V3V4vui i中性面中性面第五章第五章 交变电流交变电流meE sint eiRr uiR mRuE sin tRr mEisin tRr miI sin t muU sint瞬时值瞬时值瞬时值瞬时值峰值峰值峰值峰值第五章第五章 交变电流交变电流问题问题6.6.前面是用表达式表示交流电前面是用表达式表示交流电的变化规律的变化规律, ,怎样用图象表示交流怎样用图象表示交流电的变化规律电的变化规律? ?cbdaaaaabbbddddccc第五章第五章 交变电流交变电流ttT3

7、T/4T/2T/4O3/2/22eEm=nBsEmmeE sint 作作图时规图时规定感定感应电动势应电动势正方向正方向为为dcbadcbdaaaaabbbddddccc第五章第五章 交变电流交变电流小小结结:通过以上分析可知：线圈在匀强磁场中绕垂直于通过以上分析可知：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化的交变电流, ,这种交变电流叫做这种交变电流叫做正弦式交变电正弦式交变电流流, ,简称简称正弦式电流正弦式电流. .在目前的电力系统中应用的大多是正弦式电流在目前的电力系统中应用的大多是正弦式电流. .第五章

8、第五章 交变电流交变电流思考：若思考：若线线框框从垂直中性面开始从垂直中性面开始计时计时， ，在在t t时时刻刻线线圈中的感圈中的感应电动势应电动势？并画出？并画出图图象。象。e=nBscost=EmcostttT3T/4T/2T/4O3/2/22eEm第五章第五章 交变电流交变电流例例1 1 一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的一矩形线圈，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固定轴转动，线圈中的感应电动势e e 随时间随时间t t的变化如图的变化如图所示。下面说法中正确的（所示。下面说法中正确的（ ）A At t1 1时刻通过线圈的磁通量为零时刻通过线圈

9、的磁通量为零B Bt t2 2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C Ct t3 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D D每当每当e e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大大D第五章第五章 交变电流交变电流例例2如图所示，匀强磁场的磁感应强度如图所示，匀强磁场的磁感应强度B B=2 T=2 T，匝数，匝数n n=6=6的矩形线圈的矩形线圈abcdabcd绕中心轴绕中心轴OOOO匀速转动，角速度匀速转动，角速度=200 rad/s=200 rad/s。已知。已知abab=0.

10、1 m=0.1 m，bcbc=0.2 m=0.2 m，（1 1）感应电动势的最大值；）感应电动势的最大值；（2 2）设时间）设时间t t=0=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；中感应电动势的瞬时值表达式；abcdOO/B148m( )EnBSv 248200m( )eEsintsint(v) 第五章第五章 交变电流交变电流例例3 3. 交流发电机工作时的电动势的变化规律为交流发电机工作时的电动势的变化规律为 e=EmSinte=EmSint，如果转子的转速，如果转子的转速n n提高一倍，其它条件提高一倍，其它条件不变，则电动不变，则电

11、动 势的变化规律将变化为：势的变化规律将变化为：A A。e=Ee=Em mSin2t B. e=2ESin2t B. e=2Em mSin2t Sin2t C. e=2EC. e=2Em mSin4t D. e=2ESin4t D. e=2Em mSint Sint 答案B第五章第五章 交变电流交变电流例例4 4、如图，匀强磁场的磁感应强度如图，匀强磁场的磁感应强度B B=2 T=2 T，匝数，匝数n n=6=6的矩形线圈的矩形线圈abcdabcd绕中绕中心轴心轴OOOO匀速转动，转速匀速转动，转速n n=50 r/s=50 r/s。已知。已知 abab=0.1 m=0.1 m，bcbc=0.

12、2 m=0.2 m，线圈的，线圈的总电阻总电阻R=12R=12， 试求：试求： （1 1）线圈中感应电动势和感应电流的最大值；）线圈中感应电动势和感应电流的最大值；（2 2）当）当tt=30=30时，线圈中感应电动势和感应电时，线圈中感应电动势和感应电 流的瞬时值各是多大？流的瞬时值各是多大？abcdOO/B)(2);(24) 1 (AIVEmm、)();(12)2(AiVe、第五章第五章 交变电流交变电流交流发电机简介第五章第五章 交变电流交变电流第五章第五章 交变电流交变电流（ （1） ）发电发电机的基本机的基本组组成：成：用来用来产产生感生感应电动势应电动势的的线线圈（叫圈（叫电电枢）枢

13、）用来用来产产生磁生磁场场的磁极的磁极（ （2） ）发电发电机的基本种机的基本种类类旋旋转电转电枢式枢式发电发电机（机（电电枢枢动动磁极不磁极不动动） ）旋旋转转磁极式磁极式发电发电机（磁极机（磁极动电动电枢不枢不动动） ）无论哪种发电机，转动的部分叫无论哪种发电机，转动的部分叫转子转子，不动的部分叫，不动的部分叫定子定子第五章第五章 交变电流交变电流1.1.放置在水平面上彼此平行的导轨与电阻放置在水平面上彼此平行的导轨与电阻R R相连，相连，如图所示，匀强磁场的磁感应强度为如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B B，与导轨平，与导轨平面垂直一根长度为面垂直一根长度为ll ( (等于平行导轨间距等

14、于平行导轨间距) )的金属的金属棒电阻为棒电阻为r r，放置在导轨上，当金属棒在，放置在导轨上，当金属棒在AAAA和和BBBB之间做简谐运动时，速度随时间的变化规律之间做简谐运动时，速度随时间的变化规律是是v=vv=v0 0coscost t试求试求(1)(1)通过电阻通过电阻R R的电流和它两端的电压的电流和它两端的电压 (2)(2)说明通过说明通过R R的电流在什么时刻改变方向的电流在什么时刻改变方向? ? 在在什么时刻变化率最大什么时刻变化率最大? ?第五章第五章 交变电流交变电流思路分析：本题考查做简谐运动的物体切割磁感线产生思路分析：本题考查做简谐运动的物体切割磁感线产生的交流电既然

15、是切割磁感线的运动，根据的交流电既然是切割磁感线的运动，根据E EB Blv lv即可求即可求得感应电动势，要注意得感应电动势，要注意v v应代入瞬时值求得瞬时感应电动应代入瞬时值求得瞬时感应电动势导体棒速度为零时，瞬时电动势为零，就在此时改变势导体棒速度为零时，瞬时电动势为零，就在此时改变速度方向，也同时改变电流方向速度方向，也同时改变电流方向解析解析:(1):(1)因为导体棒做简谐运动，必定在因为导体棒做简谐运动，必定在AAAA和和BBBB中间的中间的OOOO速度最大，此时刻便是速度最大，此时刻便是v=vv=v0 0coscost t的计时起点的计时起点 导体棒产生的感应电动势导体棒产生的感应电动势 0coseB lvB lvt第五章第五章 交变电流交变电流通过电阻通过电阻R R的电流的电流 0cosBlveitRrRrR R两端的电压两端的电压 0cosBlv RuiRtRr(2)(2)导体运动方向发生变化，即导体棒在导体运动方向发生变化，即导体棒在AAAA、