51交变电流-4ppt课件

1、3.2 3.2 交变电流是怎样产生的交变电流是怎样产生的一、交流发电机一、交流发电机 用来产生感应电动势的线圈叫电枢）用来产生感应电动势的线圈叫电枢） 用来产生磁场的磁极用来产生磁场的磁极（基本组成）（基本组成）交流发电机模型的原理简图交流发电机模型的原理简图滑环和电刷滑环和电刷（基本种类）（基本种类） 旋转电枢式发电机旋转电枢式发电机(图图a) 旋转磁极式发电机旋转磁极式发电机(图图b) (无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子。分叫定子。) 区别：前者，感应电动势不能很高；区别：前者，感应电动势不能很高； 后者，能克服上述缺点，提供很高

2、的电后者，能克服上述缺点，提供很高的电压。压。二、交变电流的产生原理二、交变电流的产生原理矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 实验现象：缓慢转动线圈时，电流计指针在左右实验现象：缓慢转动线圈时，电流计指针在左右摇动，线圈每转一周，指针左右摆动一次摇动，线圈每转一周，指针左右摆动一次 1交变电流：大小和方向都随时间作周期变化的交变电流：大小和方向都随时间作周期变化的电流，叫做交变电流，简称交流电流，叫做交变电流，简称交流 2闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生交变电流，但这不是产生交流

3、的速转动时，产生交变电流，但这不是产生交流的唯一方式（如唯一方式（如:旋转磁极式发电机）旋转磁极式发电机）二、交变电流的产生原理二、交变电流的产生原理矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化为平面为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析图来分析. 特点特点: BS: BS， 最大，最大， E=0 , I=0 E=0 , I=0 中性面中性面没有边切割磁感应线没有边切割磁感应线(甲甲) abcd特点特点:BS:BS，=0=0，E E最大，最大，I I最最 大，感应电流方向大，感应电流方向d-c

4、-b-a-dd-c-b-a-d(乙乙)a ab b）、）、d dc c边垂直边垂直切割磁感应线，切割磁感应线，abcd特点特点:BS:BS， 最大，最大， E=0 , I=0 E=0 , I=0 中性面中性面没有边切割磁感应线没有边切割磁感应线(丙丙)abcd特点特点:BS:BS，=0=0，E E最大，最大，I I最最 大，感应电流方向大，感应电流方向a-b-c-d-aa-b-c-d-aa ab b）、）、d dc c边垂直边垂直切割磁感应线，切割磁感应线，(丁丁)abcd开始新的周期开始新的周期(戊戊) abcd 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，如

5、下图，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O1 1、线圈转动一周，电流方向改变多、线圈转动一周，电流方向改变多少次？少次？2 2、线圈转到什么位置时磁通量最大？、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？这时感应电动势是最大还是最小？3 3、线圈转到什么位置时磁通量最小？、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？这时感应电动势是最大还是最小？回答下列问题：回答下列问题：4 4、试推导感应电动势大小的变化规、试推导感应电动势大小的变化规律公式。律公式。 1 1中性面：线圈平面与磁感线垂直中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面的位置叫做中性面 （1 1线圈经过

6、中性面时，穿过线圈线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率的磁通量最大，但磁通量的变化率为零（为零（ abab和和cdcd边都不切割磁感线），边都不切割磁感线），线圈中的电动势为零线圈中的电动势为零 （2 2线圈经过中性面时，电流将改线圈经过中性面时，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，电流方向改变两次三交变电流的变化规律三交变电流的变化规律 (数学表达式数学表达式) 以线圈经过中性面开始计时，在时刻以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中线圈中的感应电动势的感应电动势ab和和cd边切割磁感线边切割磁感线 ）tNB

7、Lvesin22/LvtLNBesin2所以所以2LNBEm当t=/2时则有 tEemsine为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值峰值）.=NB S 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时性面时开始计时 （1 1电动势按正弦规律变化电动势按正弦规律变化tEemsin（2 2电流按正弦规律变化电流按正弦规律变化 tIimsin（3 3电路上的电压按正弦规律变化电路上的电压按正弦规律变化 tUumsin 电流通过R时： tIimsin.RIUiRumm，(正弦交变电流的图象正弦交变电流的图象)eoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T

8、T/2/23/23/222tt tabcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB( (交流电的图像交流电的图像) )小结：小结：1 1、交流发电机有两种，即、交流发电机有两种，即 和和 其其中转动的部分叫中转动的部分叫 ，不动的部分叫，不动的部分叫 。2 2、正弦交变电流的变化规律：、正弦交变电流的变化规律：（1 1方向变化规律方向变化规律-当线圈平面垂直于磁感线时，线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，感应位置叫做线圈平面每经过中性面一

9、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，感应电流方向改变向改变（2 2大小变化规律大小变化规律-按正弦规律变化：按正弦规律变化： e=Emsint Em=NBSe=Emsint Em=NBS叫电动势的最大叫电动势的最大值值 i=Imsint Im=Em/R i=Imsint Im=Em/R 叫电流的最大值叫电流的最大值 u=Umsint Um=ImR u=Umsint Um=ImR 叫电压的最大值叫电压的最大值 旋转磁极式旋转磁极式旋转电枢式旋转电枢式转子转子定子定子 例题例题:一矩形线圈，面积为一矩形线圈，面积为s，匝数为，匝数为N，在场

10、强为，在场强为B的匀强磁的匀强磁场中绕着中轴场中绕着中轴oo做匀速转动，角速度为做匀速转动，角速度为，磁场方向与转轴垂直，磁场方向与转轴垂直，当线圈转到中性面开始计时，求：（当线圈转到中性面开始计时，求：（1线圈中感应电动势的最线圈中感应电动势的最大值？（大值？（2线圈中感应电动势随时间变化的表达式？（线圈中感应电动势随时间变化的表达式？（3若线若线圈中的电阻为圈中的电阻为R，则线圈中的电流的最大值为多少？（，则线圈中的电流的最大值为多少？（4线圈中线圈中的电流瞬时表达式？的电流瞬时表达式？RNBSItRNBSRim,sin)2(律根据闭合电路的欧姆定NBstNBsNeNtBstlBleetl

11、BltBlveemabcd感应电动式的最大值匝时当线圈为对于单匝线圈解：sinsinsin2sin2sin) 1 (2121ab练习练习:1.1.对于正弦交流电，下列说法正确的是（对于正弦交流电，下列说法正确的是（ ） A.A.线圈转动一周，电流大小改变两次线圈转动一周，电流大小改变两次 B.B.线圈转动一周，电流大小不变线圈转动一周，电流大小不变 C.C.线圈转动一周，电流大小随时改变线圈转动一周，电流大小随时改变 D.D.线圈转动一周，电流大小改变四次线圈转动一周，电流大小改变四次2.2.手摇发电机转动时，小灯泡为何一闪一闪手摇发电机转动时，小灯泡为何一闪一闪的呢？的呢？（1灯泡发光需要一定的电压，当灯泡发光需要一定的电压，当U定定Um时，就能使灯时，就能使灯泡发光。泡发光。（2如