教案交变电流

1、5.1 交 变 电 流直流电直流电(DC)(DC)电流方向不随时间而改变电流方向不随时间而改变一、交变电流一、交变电流按下图所示进行实验演示按下图所示进行实验演示交变电流交变电流(AC)(AC)交变电流交变电流( (交流交流):):大小和方向都随时间做周期性变化的电流大小和方向都随时间做周期性变化的电流. .二、交变电流的产生二、交变电流的产生 矩形线圈矩形线圈在匀强磁场中在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴绕垂直于磁场的轴匀速匀速转动，产生交变电流。转动，产生交变电流。交流发电机模型图交流发电机模型图将立体图转化为平面图将立体图转化为平面图(逆时针转动时)甲甲BSBS，中性面，中性面，最大最大e=0

2、 e=0 , , i i=0=0B BSS，=0=0e e最大，最大，i i最大，感应电流方向最大，感应电流方向a a到到b b乙乙丙丙 BSBS，中性面，中性面，最大，最大，e=0 , e=0 , i i=0=0 没有边切割磁感应线没有边切割磁感应线BSBS，=0=0e e最大，最大，i i最大，感应电流方向最大，感应电流方向b b到到a a丁丁a a（b b）、）、d d（c c）边垂直切割磁感应线，）边垂直切割磁感应线， 线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动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？势是最大还是最小？思考并回答思考并回答问题：问题：线圈平面和磁场平

3、行时，磁通量最小，有两边垂直切线圈平面和磁场平行时，磁通量最小，有两边垂直切割（磁通量变化率最大），此时电动势最大。割（磁通量变化率最大），此时电动势最大。 中性面中性面线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面 （1 1）线圈经过）线圈经过中性面中性面时，穿过线圈的时，穿过线圈的磁通量最大磁通量最大，但磁通量的瞬时变化率为零（但磁通量的瞬时变化率为零（ abab和和cdcd边都不切割边都不切割磁感线），此时线圈中的磁感线），此时线圈中的电动势为零电动势为零 （2 2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动动一周一周，

4、两次两次经过中性面，电流方向改变经过中性面，电流方向改变两次两次 n匝矩形线圈绕过一组对边中点的轴以角速度匝矩形线圈绕过一组对边中点的轴以角速度逆时针匀逆时针匀速转动，经过中性面开始计时。设切割边长速转动，经过中性面开始计时。设切割边长L1，另一边长，另一边长L2。求任意时刻求任意时刻 t 线圈中的瞬时感应电动势线圈中的瞬时感应电动势e=?vsint2NBLe122Lv又tLLNBesin21NBSLLNBEm21令则有 tEemsine e为电动势在时刻为电动势在时刻t t的瞬时值的瞬时值E Em m为电动势的最大值（又叫峰值）。四个决定因素：为电动势的最大值（又叫峰值）。四个决定因素：N

5、N B B S S 三、三、交变电流的变化规律交变电流的变化规律 tEemsin1、电动势按正弦规律变化、电动势按正弦规律变化2 2、电流按正弦规律变化、电流按正弦规律变化 tIimsin3 3、电压按正弦规律变化、电压按正弦规律变化 tUumsin 电流电流i通过通过R时：时： .RIUiRumm，成立条件：成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时SNBEm若开始位置与中性面的夹角为，则电动势瞬时值表达式变成了什么？)sin(tSnBe叫相位其中相当于角度的一项t两个相位之差叫相位差四、交流电的图像四、交流电的图像 abcdKLABabcdK LAB

6、abcdkLABabcdkLABabcdkLAB五、交变电流的种类五、交变电流的种类甲、正弦交流电甲、正弦交流电乙、示波器中的锯齿波扫描电压乙、示波器中的锯齿波扫描电压丙、电子计算机中的矩形脉冲丙、电子计算机中的矩形脉冲丁、激光通信中的尖脉冲丁、激光通信中的尖脉冲六、交流发电机简介六、交流发电机简介交流发电机有两种，即交流发电机有两种，即 和和其中转动的部分叫其中转动的部分叫，不动的部分叫不动的部分叫发电机转子是发电机转子是由由、或其它动力或其它动力机带动，从而把机械能转化为电能。机带动，从而把机械能转化为电能。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水轮机水轮机蒸汽轮机蒸汽轮

7、机1 1、交变电流交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。3 3、交变电流的变化规律：、交变电流的变化规律：（1 1）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，一次，感应电流的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，感应电流的方向改变流的方向改变两次两次。 （2 2）大小变化规律）大小变化规律-按按正弦规律正弦规律变化：变化： e=Emsint Em=NBS叫电动势的最大值叫电动势的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫电流的最大值叫电流的最大值 u=Umsint Um=ImR

8、叫电压的最大值叫电压的最大值 小结小结2、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、交变电流：、交变电流：和和 都随时间都随时间 做做 的电流叫做交变电流的电流叫做交变电流 电压和电流随时间按电压和电流随时间按变化的变化的交流电叫正弦交流电交流电叫正弦交流电、交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕、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中心轴匀速旋转时，线圈垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生中就会产生、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都、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，这样不切割

9、磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做的位置叫做线圈平面每经过线圈平面每经过 中性面一次，感应电流方向就改变一次，因中性面一次，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 变此 线 圈 转 动 一 周 ， 感 应 电 流 方 向 改 变大小大小方向方向周期性变化周期性变化正弦规律正弦规律感应电流感应电流中性面中性面两次两次、线圈从中性面开始转动，角速度是，、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线圈中的感应电动势的峰值是E Emm，那么在，那么在任 一 时 刻任 一 时 刻 t t 感 应 电 动 势 的 瞬 时 值感 应 电 动 势 的 瞬 时 值 e e 为为 若线圈电阻为，则感应电流的瞬时若线圈电阻为，则感应电流的瞬时值值为为0Em -Em te= E Em msintsinti= (E Em m/R/R) )sintsint5. 5. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈abab边长边长为为20cm20cm，adad边长为边长为10cm10cm，磁感应强度，磁感应强度 B=0.01TB=0.01T，线，线圈的转速圈的转速n=50r/sn=50r/s，求：电动势的最大值及对应的线，求：电动势的最大值及对应的线圈位置。圈位置。0.0628V 线