山东省青岛国开中学高中物理新人教版选修3-2课件：第五章1交变电流的产生和变化规律

1、一、交变电流的产生和变化规律一、交变电流的产生和变化规律第十七章第十七章 交变电流交变电流z xx k一、交流发电机的基本结构一、交流发电机的基本结构z xxk 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 1交变电流：大小和方向都随时间作周期变化交变电流：大小和方向都随时间作周期变化的电流，叫做交变电流，简称的电流，叫做交变电流，简称交流交流 2 2闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生交流，但这不是产生交流的匀速转动时，产生

2、交流，但这不是产生交流的惟一方式惟一方式z xxk二、交流电流的产生过程二、交流电流的产生过程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(甲甲) 特点特点: : BS BS， 最大，最大， E=0 , I=0E=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b b到到a a(乙乙)a a（b b）、）、d d（c c）边垂直）边垂直切割磁感应线，切割磁感应线，(丙丙)特点特点: :BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I

3、=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特点特点: :BSBS，=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 a到到b ba a（b b）、）、d d（c c）边垂直）边垂直切割磁感应线，切割磁感应线，(丁丁) 设正方形线圈的边长为设正方形线圈的边长为L L，在匀强磁场，在匀强磁场B B中绕垂中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所示，示，abab和和cdcd边垂直于纸面，转轴为边垂直于纸面，转轴为OO1 1、线圈转动一周，电流方向改、线圈转动一周，电流方向改变多少次？变多少次？2 2、线圈转到什么位置时

4、磁通量、线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势是最大最大？这时感应电动势是最大还是最小？还是最小？3 3、线圈转到什么位置时磁通量、线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最大最小？这时感应电动势是最大还是最小？还是最小？回答问题：回答问题：4 4、试推导感应电动势大小的变化规律公式。、试推导感应电动势大小的变化规律公式。回答问题：回答问题： 1 1中性面中性面：线圈平面与磁感线：线圈平面与磁感线垂直垂直的的位置叫做位置叫做中性面中性面 （1 1）线圈经过中性面时，穿过线圈）线圈经过中性面时，穿过线圈的的磁通量最大磁通量最大，但磁通量的，但磁通量的变化率变化率为零为零（ abab和

5、和cdcd边都边都不不切割磁感线），切割磁感线），线圈中的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）线圈经过中性面时，电流将改改变方向变方向，线圈转动一周，线圈转动一周，两次两次经过经过中性面，电流方向改变中性面，电流方向改变两次两次三交变电流的变化规律三交变电流的变化规律 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 t线圈线圈中的感应电动势（中的感应电动势（abab和和cdcd边切割磁感线边切割磁感线 ）tNBLvesin22LvtLNBesin2所以2LNBEm令则有 tEemsine为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）=N

6、B S 成立条件成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时面时开始计时 （1）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）电路上的电压按正弦规律变化 tUumsin 电流通过R时： tIimsin.RIUiRumm，四、正弦交变电流的图象四、正弦交变电流的图象eoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt tabcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB交流电的图像交流电的图像 五、其它交变电流波形图五、其它交变电流波形图用示

7、波器研究交变电流的变化用示波器研究交变电流的变化、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

8、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、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 t交流发电机简介、交流发电机有两种，即、交流发电

9、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机带动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、 蒸汽轮机蒸汽轮机将立体图改成平面图研究将立体图改成平面图研究如图所示，在场强为如图所示，在场强为B的匀强磁场中，矩形线圈的匀强磁场中，矩形线圈ab边长为边长为L1，bc边长为边长为L2，逆时针绕中轴匀速转，逆时针绕中轴匀速转动，角速度为动，角速度为，从垂直磁感线开始计时，经过，从垂直磁感线开始计时，经过时间是时间是t，线圈中的感应电动势是多少？，线圈中的感应电动势是多少？ V交流发电机的种类交流发电机的种类交变电流的变化规律交变电流的变化规律问题：问题：线圈经过什么位置时电流的方向发生变化？线圈经过什么位置时电流的方向发生变化？中性面中性面-在线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切在线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫中性面。割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫中性面。 结论：结论：线圈平面每经过中性面一次，感应电线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，线圈转动一周，感应电流的方向就改变一次，线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。流的方向改变两次。1