交变电流是怎样产生的

1、栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流第第2节交变电流是怎样产生的节交变电流是怎样产生的栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流新知初探自学导引新知初探自学导引一、交流发电机一、交流发电机1.原理：原理：由法拉第由法拉第_可知，只要可知，只要通过闭合导体的通过闭合导体的_发生变化，就可以发生变化，就可以产生感应电动势和产生感应电动势和_2.构造：构造：发电机主要由发电机主要由_(电枢电枢)和和_两部两部分组成分组成电磁感应定律电磁感应定律磁通量磁通量感应电流感应电流线圈线圈磁极磁极栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流磁极磁极电枢电枢电枢电枢磁极磁极栏目栏目导引导引第第3章章

2、交变电流交变电流想一想想一想1由交流发电机发出来的电流有什么特点？由交流发电机发出来的电流有什么特点？提示：提示：电流的大小、方向都随时间做周期性电流的大小、方向都随时间做周期性变化变化栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流1.交变电流的产生原理交变电流的产生原理(1)产生过程：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁产生过程：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感应强度方向的轴连续匀速转动，感应电动感应强度方向的轴连续匀速转动，感应电动势势(感应电流感应电流)大小和方向随时间做周期性的变大小和方向随时间做周期性的变化化栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流如图如图(a)，无感应电流，无感应电流如图如图(

3、b)，电流从，电流从d流入流入如图如图(c)，无感应电流，无感应电流如图如图(d)，电流从，电流从a流入流入(2)中性面：如图中性面：如图(a)、(c)所示，线圈平面与磁所示，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，感应电动势感线垂直，磁通量最大，感应电动势(感应电感应电流流)为零为零栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流二、交变电流的产生原理和变化规律二、交变电流的产生原理和变化规律1.产生机理产生机理( 1 ) 条 件 ： 在 匀 强 磁 场 中 ， 矩 形 线 圈 绕条 件 ： 在 匀 强 磁 场 中 ， 矩 形 线 圈 绕_的轴匀速转动的轴匀速转动(2)特点：特点：中性面：线圈平面与磁

4、感线中性面：线圈平面与磁感线_,线圈经过中性面时，感应电动势、感应电流线圈经过中性面时，感应电动势、感应电流_垂直磁场方向垂直磁场方向垂直垂直为零为零栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流与中性面垂直时：线圈的感应电动势、感与中性面垂直时：线圈的感应电动势、感应电流应电流_方向变化：线圈每经过中性面一次，感应方向变化：线圈每经过中性面一次，感应电流的方向就电流的方向就_；线圈每转动一周；线圈每转动一周,经过中性面经过中性面_,感应电流的方向改变感应电流的方向改变_.最大最大改变一次改变一次两次两次两次两次栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流想一想想一想2如图，在匀强磁场中，边长为

5、如图，在匀强磁场中，边长为l的线圈与的线圈与磁感线垂直，当它以磁感线垂直，当它以ad边为轴以角速度边为轴以角速度转转动时产生的感应电动势最大动时产生的感应电动势最大值是多少？从图示位置开始值是多少？从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值计时，感应电动势的瞬时值表达式是怎样的？表达式是怎样的？栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流提示：提示：bc边切割磁感线，当线圈与磁感线平边切割磁感线，当线圈与磁感线平行时，感应电动势最大，有行时，感应电动势最大，有EmBlv，而，而vl，则，则EmBl2.从图示位置计时的瞬时值表从图示位置计时的瞬时值表达式为达式为eBl2sint.栏目栏目导引导引第第

6、3章章 交变电流交变电流2.交变电流的变化规律交变电流的变化规律(1)瞬时值表达式瞬时值表达式矩形线圈矩形线圈abcd为为N匝线圈，其边匝线圈，其边长分别为长分别为adl1，abl2，面积，面积Sl1l2，在磁感应强度为，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴垂直于磁场方向的轴OO以角速度以角速度匀速转动匀速转动时，从线圈平面与磁场方向垂直的位置开始时，从线圈平面与磁场方向垂直的位置开始计时，经时间计时，经时间t，转动的角度，转动的角度t.栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变

7、电流EmsintnBSImsintUmsint栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流其中其中EmNBS，ImEm/R，表示最大值，表示最大值，B表示磁感应强度，表示磁感应强度，N表示线圈匝数，表示线圈匝数，S表示线表示线圈面积，圈面积，表示角速度，表示角速度，R表示电路的总电阻表示电路的总电阻.以上各式表示形式仅限于自中性面开始计时以上各式表示形式仅限于自中性面开始计时的情况，当从垂直于中性面开始计时时，表的情况，当从垂直于中性面开始计时时，表达式应为达式应为eEmcost，iImcost，uUmcost.栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流(2)交变电流的图象交变电流的图象图象

8、意义：反映了交变电流的电流图象意义：反映了交变电流的电流(电压电压)随时间变化的规律随时间变化的规律通过图象可了解到信息：最大值、周期、通过图象可了解到信息：最大值、周期、频率频率栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流特别提醒：特别提醒：只有当线圈转到中性面位置时，只有当线圈转到中性面位置时，交变电流的方向才发生改变，一个周期内线交变电流的方向才发生改变，一个周期内线圈两次经过中性面，所以一个周期内电流方圈两次经过中性面，所以一个周期内电流方向改变两次向改变两次栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变

9、电流栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流要点二交变电流的四值比较要点二交变电流的四值比较学案导引学案导引1.交变电流的四值指的是哪些值？交变电流的四值指的是哪些值？2.交变电流的交变电流的“四值四值”有哪些区别？有哪些区别？栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流特别提醒特别提醒：产生正弦交流电的条件：匀强磁：产生正弦交流电的条件：匀强磁场、转轴与磁场垂直、线圈匀速转动与转场、转轴与磁场垂直、线圈匀速转动与转轴位置和线圈形状无关因此，如图所示，轴位置和

10、线圈形状无关因此，如图所示，只要线圈的匝数只要线圈的匝数n、磁感应强度、磁感应强度B、转动角速、转动角速度度和线圈面积和线圈面积S一定，产生的感应电动势的一定，产生的感应电动势的最大值最大值Em也就确定了也就确定了(EmnBS)栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流例例2栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈若从线圈处于中性面开始计时，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；(2)线圈转过线圈转过1/30 s时电动势的瞬时值多大？时电动势的瞬时值多大？(3)线圈从中性面转过线圈从中性面转过180过程中，磁通量变过程中

11、，磁通量变化量是多少？流过电阻化量是多少？流过电阻R上的电量是多少？上的电量是多少？(4)电路中电压表和电流表的示数各是多大？电路中电压表和电流表的示数各是多大？栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流【答案答案】(1)e50sin10t V(2)43.30 V(3)3.18102 Wb0.32 C(4)31.86 V3.54 A栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流

12、栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流热点示例创新拓展热点示例创新拓展交变电流的功率计算交变电流的功率计算经典案例经典案例(10分分)一台小型发电机产生的电一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示.已知发电机线圈内阻为已知发电机线圈内阻为5.0 ，外接一只电阻，外接一只电阻为为95.0 的灯泡如图乙所示，求的灯泡如图乙所示，求栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流(1)灯泡实际消耗的功率灯泡实际消耗的功率(2)发电机线圈每秒钟产生的焦耳热发电机线圈每秒钟产生的焦耳热【审题指导审题指导】计算灯的功率及发电机线圈计算灯的功率及发

13、电机线圈产生的焦耳热时都要用交变电流的有效值产生的焦耳热时都要用交变电流的有效值栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流灯泡消耗的功率灯泡消耗的功率PI2R2.2295 W459.8 W.(2分分)(2)发电机线圈发电机线圈1 s内产生的热量内产生的热量QI2rt2.2251 J24.2 J(2分分)【答案答案】(1)459.8 W(2)24.2 J栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流交流发电机和直流发电机有什么不同交流发电机和直流发电机有什么不同电能是现代社会最主要的能源之一发电机电能是现代社会最主要的能源之一发电机是将其他形式的能转换

14、成电能的机械设备，是将其他形式的能转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流、气流、燃料燃烧或原子核械驱动，将水流、气流、燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能再由发电机转换为电能名师讲坛精品资源名师讲坛精品资源栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流发电机在工农业生产、国防、科技及日常生发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途活中有广泛的用途发电机的形式很多，但其工作原理都基于电发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律因此，其构造的一般原则是：磁感应定律因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的能量转换的目的栏目栏目导引导引第第3章章 交变电流交变电流发电机的分类可归纳如下：发电机的分类可归纳如下：发电机分为直流发电机和交流发电机发电机分为直流发电机和交流发电机交