原创精品课件：5.1交变电流(讲授式)

1、第五章第五章 交变电流交变电流 学案学案1 交变电流交变电流 演示演示: :观察直流电和交变电流的波形图观察直流电和交变电流的波形图1、直直流电流电流流(DC)2、交交变电变电流流(AC) 方向不随时间变化的电流称为直流电。电池供给的方向不随时间变化的电流称为直流电。电池供给的电流电流, ,大小和方向都不随时间变化大小和方向都不随时间变化, ,所以属于直流所以属于直流. . 家庭电路中的电流家庭电路中的电流, ,大小和方向都随时间做周期性变大小和方向都随时间做周期性变化化, ,这样的电流叫做交变电流。这样的电流叫做交变电流。一、交变电流一、交变电流实验说明了什么实验说明了什么? ?一、交变电流

2、一、交变电流1下列表示交变电流的有（下列表示交变电流的有（ ）i ii it tt ti it t(A)(B)(C)(D)0000t t(E)0teu根据交变电流的定义分析，是否属于交变电流关键是看根据交变电流的定义分析，是否属于交变电流关键是看电流方向是否发生变化，而不是看大小电流方向是否发生变化，而不是看大小矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动二、交变电流的产生二、交变电流的产生二、交变电流的产生二、交变电流的产生交变电流产生示意图：交变电流产生示意图：1、在线圈由甲转到乙的过程中，、在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？边中电流

3、向哪个方向流动？2、在线圈由丙转到丁的过程中，、在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？边中电流向哪个方向流动？3、当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中电流、当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中电流最大最大? 4、大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从、大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E经过负载流向经过负载流向F的的电流记为正，反之为负。在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位电流记为正，反之为负。在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。置时对应的时刻。BS最大最大E=0=0I=0=0中性面中性面垂直磁

4、场方向的平面叫做中性面。垂直磁场方向的平面叫做中性面。线圈经过中性面时，线圈经过中性面时，最大，但线圈中的电动势为零最大，但线圈中的电动势为零A(B)D(C)将立体图转化为平面图将立体图转化为平面图二、交变电流的产生二、交变电流的产生 过程分析过程分析二、交变电流的产生二、交变电流的产生 过程分析过程分析BS=0E最大最大I最大最大感应电流方向感应电流方向B到到A线圈与磁场平行时，线圈与磁场平行时，最小，但线圈中的电动势最大最小，但线圈中的电动势最大A(B)D(C)二、交变电流的产生二、交变电流的产生 过程分析过程分析D(C)A(B)BBS最大最大E=0I=0中性面中性面BS=0E、I最大最大

5、感应电流方向感应电流方向C到到DV / BVBD(C)A(B)B二、交变电流的产生二、交变电流的产生线圈平面与磁感线垂直的位置线圈平面与磁感线垂直的位置（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，但磁通量的变化率为零，线圈中的通量的变化率为零，线圈中的电动势为零电动势为零（3 3）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一一周周，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（2）线圈经过垂直中性面时，穿过线圈的线圈经过垂直中性面时，穿过线圈的磁通量为零磁通量为零，但磁通量的变化

6、率最大，线圈中的但磁通量的变化率最大，线圈中的电动势为最大。电动势为最大。中性面中性面线框在匀强磁场中绕线框在匀强磁场中绕OO轴匀轴匀速转动速转动(由上向下看是逆时针方向由上向下看是逆时针方向)，当转到，当转到如图所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是如图所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是()A磁通量和感应电动势都在变大磁通量和感应电动势都在变大B磁通量和感应电动势都在变小磁通量和感应电动势都在变小C磁通量在变小，感应电动势在变大磁通量在变小，感应电动势在变大D磁通量在变大，感应电动势在变小磁通量在变大，感应电动势在变小由题图可知，由题图可知，mcos ，eEmsin ，所

7、以磁通量变大，感应电动势变小所以磁通量变大，感应电动势变小2则有则有 tEemsin e为电动势在时刻为电动势在时刻t的瞬时值，的瞬时值，Em为电动势的最大值为电动势的最大值（峰值）（峰值）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线圈中的感线圈中的感应电动势（应电动势（ab和和cd边切割磁感线）边切割磁感线）tLLNBesin21SNBLLNBEm21令tvNBLesin2122Lv三、交变电流的变化规律三、交变电流的变化规律（1）电动势按正弦规律变化）电动势按正弦规律变化tEemsin（2）电流按正弦规律变化）电流按正弦规律变化 tIimsin（3）电路上的电压按正

8、弦规律变化）电路上的电压按正弦规律变化 tUumsin 电流电流 通过通过R时：时： tIimsin.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三、交变电流的变化规律三、交变电流的变化规律 一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为Em=400V，线圈匀速转动的角速度为，线圈匀速转动的角速度为=314rad/s，试写出电动，试写出电动势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为电阻为2000，电

9、路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表达式。达式。e=Emsin t=400sin314t电动势瞬时值的表达式为：电动势瞬时值的表达式为：电流峰值为：电流峰值为：Im=Em/R=4002000A=0.2A电流瞬时值的表达式为：电流瞬时值的表达式为：i=Imsin t=2sin314t3eoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt tabcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB四、交变电流的图象四、交变电流的图象et0Em-Emit0 0Im-Im四、交变电流的图象四

10、、交变电流的图象(1)(1)正弦交流电正弦交流电(2)(2)示波器中的锯齿波扫描电压示波器中的锯齿波扫描电压(3)(3)电子计算机中的矩形脉冲电子计算机中的矩形脉冲(4)(4)激光通信中的尖脉冲激光通信中的尖脉冲四、交变电流的图象四、交变电流的图象教学录像：用示波器观察几种交变电流的波形图教学录像：用示波器观察几种交变电流的波形图四、交变电流的图象四、交变电流的图象一只矩形线圈在匀强磁场中一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴绕垂直于磁感线的轴匀速转匀速转动动，穿过线圈的磁通量随时，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，间变化的图象如图甲所示，则下列说法中正确的是则下列说法中正确的是

11、()At0时刻，线圈平面与时刻，线圈平面与中性面垂直中性面垂直Bt0.01 s时刻，时刻，的变化的变化率最大率最大Ct0.02 s时刻，交变电动时刻，交变电动势达到最大势达到最大D该线圈产生的相应交变该线圈产生的相应交变电动势的图象如图乙所示电动势的图象如图乙所示磁通量最大处于中性面磁通量最大处于中性面 磁通量为零变化率最大磁通量为零变化率最大 处于中性面磁通量最大处于中性面磁通量最大变化率为零电动势为零变化率为零电动势为零4教学录像教学录像: :交流发电机结构交流发电机结构科学漫步科学漫步 交流发电机交流发电机1如图所示，面积均为如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在的线圈均绕其对

12、称轴或中心轴在匀强磁场匀强磁场B中以角速度中以角速度匀速转动，能产生正弦交变电动匀速转动，能产生正弦交变电动势势eBSsin t的图是的图是()线圈线圈只有只有在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，且从中性面开始计时，产生的电动势转动，且从中性面开始计时，产生的电动势eBSsin t，由此判断，只有，由此判断，只有A选项符合选项符合2 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位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，线圈中于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是所示，下面说法中正

13、确的是( )A. T1时刻通过线圈的磁通量为零；时刻通过线圈的磁通量为零；B. T2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. T3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. 每当每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。 3如图所示，一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的如图所示，一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值为转轴匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值为e0.5sin(20t) V，由该表达式可推知以下哪些物理量，由该表达式可推知以下哪些物理量()A匀强磁场的磁感应强度匀强磁场的磁感应强度B线框的面积线框的面积C穿过线框的磁通量的最大值穿过线框的磁通量的最大值D线框转动的角速度线框转动的角速度由由eBSsin t，可得，可得20 rad/s由由BS0.5可求出可求出BS数值，即磁通量的最大值数值，即磁通量的最大值mBS4线圈在匀强磁场中线圈在匀强磁场中匀速转动匀速转动，产生，产生交流电的图象如图所示，由图可知交流电的图象如图所示，由图可知()A在在A和和C时刻线圈处于中性面位置时刻线圈处于中性面