交流电是怎样产生的PPT课件

1、R直流电源R交流电源I I在 t 时间内产生的热量为Q在同个电阻R上、相同时间t内，产生相同的热量Q第1页/共55页0t/sUm或I ImU或I I2mII UU2m注意：非正弦（或余弦）交流的有效值和峰值之间无此关系。第2页/共55页t/st/sU或I IU或I I2mII UU2m2mII UU2m其他波样正弦半波正弦单向脉动第3页/共55页例1：如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。to123424iAs图1532221222TTI RTI RI R2222141()()2222I5IA 第4页/共55页第5页/共55页上面演示几种方式都能产生交变电流。我们也把能将机械能转化

2、为电能的装置称为发电机。发电机磁体与闭合导体间的相对运动方式一般采用旋转式如何产生交变电流？第6页/共55页交流发电机磁极磁极电枢（线圈）有些发电机的磁极是用电磁铁，这种发电机称为励磁发电机发电机根据旋转主体不同可分为：旋转电枢式发电机旋转磁极式发电机第7页/共55页交流发电机受条件限制，一般提供低于500V电压旋转电枢式发电机旋转磁极式发电机能提供高达几万V的电压，常是大型发电机采用的方式第8页/共55页问题1.在线圈转动过程中,哪些边在切割磁感线?a(b)(c)dv1v2acdHFb问题问题2.2.这两条边是否一直在切割这两条边是否一直在切割? ?第9页/共55页中性面的概念a(b)(c)

3、dv3v4abcdHF没有边切割磁感线中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面BS， 最大， E=0 , I=0第10页/共55页问题3.若单匝线框所处位置与中性面垂直,设磁感应强 度大小为B ,ab边和cd边长均为L1,ad边和bc边长为L2,线框绕垂直于磁场并且过ad和bc边中点的轴旋转,角速度大小为. 问: ab边和cd边切割产生的电动势分别是多大? 21512abLEBL vBL 21612cdLEBL vBL acdHFa(b)(c)dv5v621512abLEBL vBL 中性面第11页/共55页问题4.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?a(b)(c)dv

4、5v6E =Eab+Ecd=BL1v5+BL1v6=BL1L2=Bs思考思考: :磁通量是多大磁通量是多大? ?acdHF中性面0 第12页/共55页问题5.若单匝线框从中性面开始转动,经过一段时间t,在这一时刻整个线框产生的电动势又是多大?V7V8acdHF中性面第13页/共55页V7V8acdHFb中性面tEemsin第14页/共55页瞬时值峰值问题6.若n匝线框从中性面开始转动,经过一段时间t,在这一时刻整个线框产生的电动势又是多大?V7V8menBs sintE sint acdHFb中性面mE第15页/共55页问题7.若有n匝线框在匀速转动,整个线框的总电阻为r,外电阻为R,则通过R

5、的电流和加在R两端的电压分别是多少?V7V8vui i中性面第16页/共55页meE sint eiRr uiR mRuE sin tRr mEisin tRr miI sin t muU sint瞬时值瞬时值峰值峰值第17页/共55页问题8.前面是用表达式表示交流电的变化规律,怎样用图象表示交流电的变化规律?cbdaaaaabbbddddccc第18页/共55页ttT3T/4T/2T/4O3/2/22eEm=nBsEmmeE sint 作图时规定感应电动势正方向为dcbadcbdaaaaabbbddddccc第19页/共55页ttT3T/4T/2T/4O3/2 /22iImrRnBsIm m

6、iI sintcbdaaaaabbbddddccc作图时规定感应电流正方向为dcbad思考：线圈在什么位置电流方向会发生思考：线圈在什么位置电流方向会发生 改变？改变？ 第20页/共55页NSSN第21页/共55页NSSN第22页/共55页NSSN第23页/共55页NSSN第24页/共55页NSSN第25页/共55页SSN第26页/共55页NSSN第27页/共55页NSSN第28页/共55页NSSN第29页/共55页NSSN第30页/共55页NSSN第31页/共55页NSSN第32页/共55页NSSN第33页/共55页NSSN第34页/共55页最大值te峰值第35页/共55页 公式公式 e =

7、Em sin t i =Im sin tto第36页/共55页思考：若线框从垂直中性面开始计时，在t t时刻线圈中的感应电动势？并画出图象。e=nBscost=EmcostttT3T/4T/2T/4O3/2/22eEm第37页/共55页第38页/共55页( (一一) )交变电流：交变电流： 大小和方向随时间作周期性变化的电流，简称大小和方向随时间作周期性变化的电流，简称交流交流。 其中按其中按正弦规律正弦规律变化的交流电叫变化的交流电叫正弦交流电正弦交流电。 （二）正弦交流电的产生及变化规律（二）正弦交流电的产生及变化规律 当线圈在当线圈在匀强磁场匀强磁场中中绕垂直于磁场方向的轴绕垂直于磁场方

8、向的轴匀匀速转动速转动并且从中性面开始计时，线圈中产生的交流是并且从中性面开始计时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的，即正弦交流。随时间按正弦规律变化的，即正弦交流。 跟磁感线垂直的平面叫做跟磁感线垂直的平面叫做中性面中性面。这一位置穿。这一位置穿过线圈的过线圈的磁通量最大磁通量最大，但线圈的，但线圈的磁通量变化率为零磁通量变化率为零，线圈中线圈中无感应电动势无感应电动势。1 1、产生：、产生：2 2、中性面：、中性面：小结小结: :第39页/共55页4 4、规律：、规律： 函数表达式：函数表达式：从中性面开始计时从中性面开始计时tIimsin在在纯电阻电路纯电阻电路中中: : 电流电

9、流: : 电压电压:tUumsintEemsin电动势电动势: :SNBEm3 3、方向变化规律、方向变化规律-线圈平面每经过线圈平面每经过中性面中性面一次，感应电流的一次，感应电流的方向就改变方向就改变一次；线圈转动一次；线圈转动一周一周，感应电流的方向改变，感应电流的方向改变两次两次。 第40页/共55页 【练习1】某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（ ）A400V，0.02s B200V, 0.02sC400V, 0.08s D200V, 0.08s第41页/共55页类比延伸如图所示， ABC 是由

10、均匀细导线制成面积为S的等边三角形线框，它以 AC 为转轴，在磁感应强度为 B 的恒定的匀强磁场中以恒定的角速度转动（俯视为逆时针旋转）, 磁场方向与 AC 垂直指向纸内请写出从这一时间开始计时,感应电动势随时间变化的关系式. ACB第42页/共55页 ACBe=nBSsint（n=1）思考：线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴旋转切思考：线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴旋转切割产生的电动势与线圈的形状是否有关？割产生的电动势与线圈的形状是否有关？第43页/共55页第44页/共55页练习3一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sintV的交流电源上，它的发热功率-（ ） A

11、0.25P B0.5P CP D2PB第45页/共55页练习练习3：如图所示，共：如图所示，共n匝、阻值为匝、阻值为r、边长为、边长为L的正方形的正方形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，磁场的磁线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为感应强度为B，线圈轴线，线圈轴线OO与磁场边界重合。线圈按图与磁场边界重合。线圈按图示方向匀速转动，转动的角速度为示方向匀速转动，转动的角速度为。开始计时的时刻，开始计时的时刻，线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿abcd为正方为正方向。则线圈内感应电流随时间变化的图像应是图（乙）向。则线圈内感应电流

12、随时间变化的图像应是图（乙）中的中的第46页/共55页【例4】如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90的过程中，求：(1)通过电阻R的电量q；解析： 在此过程中，穿过线圈磁通量变化BS所用时间42Tt 产生的平均电动势为2()EnBSIRrRr2EnnB St平均电流为 通过R的电量 nBSqItRr第47页/共55页（2）电阻R上产生的焦耳热Q 在此过程中电阻R上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的14， 221122()44nB SQI RTRRr22()()R nBSRr第48页/

13、共55页【例5】如图所示，线圈的面积是0.05，共有100匝；线圈电阻为1，外接电阻R9，匀强磁场的磁感应强度为B1T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：(1)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表达式；解析：sin2sin(2)meEtNBSnn05 2sin(2)6060t50sin(10) t V第49页/共55页(2)线圈转过130s时电动势的瞬时值多大；当t130s时，电动势的瞬时值150sin(10)43.330eV第50页/共55页(3)电路中电压表和电流表示数各是多少。电动势的有效值为电流表的示数电压表的示数5035.422mEEV35.43.5491EIARr3.94 931.86UIRV 第51页/共55页（4）线圈每转过一周，外力所做的功。 线圈转动一周外力做的功等于电路中产生的电能T22EWP TTRr第52页/共55页练习6边长为a的单匝正方形线圈在磁感应