高中物理高二物理选修-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交变电流第1页，共35页。一、交流发电机的基本结构第2页，共35页。交流发电机模型的原理简图第3页，共35页。如何实现电流大小和方向都改变第4页，共35页。交流发电机模型的原理简图第5页，共35页。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．1．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．2．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惟一方式．第6页，共35页。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第7页，共35页。第8页，共35页。第9页，共35页。(甲)

特点:B⊥S，Φ最大，

E=0,I=0

中性面没有边切割磁感应线第10页，共35页。以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线）四、正弦交变电流的图象用示波器研究交变电流的变化3、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？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．３、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，这样的位置叫做．线圈平面每经过中性面一次，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．4、试推导感应电动势大小的变化规律公式。（1）电动势按正弦规律变化实验现象：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．特点:B∥S，φ=0，E最大，I最交流发电机模型的原理简图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，如图所示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O．如图所示，在场强为B的匀强磁场中，矩形线圈ab边长为L1，bc边长为L2，逆时针绕中轴匀速转动，角速度为ω，从垂直磁感线开始计时，经过时间是t，线圈中的感应电动势是多少？第11页，共35页。特点:B∥S，φ=0，E最大，I最大，感应电流方向b到a(乙)a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，第12页，共35页。第13页，共35页。(丙)特点:B⊥S，Φ最大，E=0,I=0

中性面没有边切割磁感应线第14页，共35页。第15页，共35页。1．中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面．电流通过R时：交流发电机模型的原理简图特点:B∥S，φ=0，E最大，I最实验现象：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．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，如图所示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O．3、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？a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，一、交变电流的产生和变化规律特点:B∥S，φ=0，E最大，I最特点:B∥S，φ=0，E最大，I最（2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次．e为电动势在时刻t的瞬时值，a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，交流发电机模型的原理简图特点:B∥S，φ=0，E最大，I最大，感应电流方向a到ba（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，(丁)第16页，共35页。第17页，共35页。

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，如图所示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O．1、线圈转动一周，电流方向改变多少次？2、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？3、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？回答问题：4、试推导感应电动势大小的变化规律公式。回答问题：第18页，共35页。

1．中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面．（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零（ab和cd边都不切割磁感线），线圈中的电动势为零．（2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次．第19页，共35页。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t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线）所以令则有

e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）．=NBωS第20页，共35页。成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时．

（1）电动势按正弦规律变化（2）电流按正弦规律变化

（3）电路上的电压按正弦规律变化

电流通过R时：第21页，共35页。四、正弦交变电流的图象eoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωttabcdKLABabcdKLABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB第22页，共35页。交流电的图像

第23页，共35页。五、其它交变电流波形图第24页，共35页。用示波器研究交变电流的变化第25页，共35页。１、交变电流：

和

都随时间做

的电流叫做交变电流．电压和电流随时间按

变化的交流电叫正弦交流电．２、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，线圈中就会产生

．３、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，这样的位置叫做

．线圈平面每经过

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

．大小方向周期性变化正弦规律感应电流中性面两次第26页，共35页。４、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Em，那么在任一时刻t感应电动势的瞬时值e为

．若线圈电阻为Ｒ，则感应电流的瞬时值Ｉ为

．0Eme-Emte=Emsinωti=(Em/R)·sinωt第27页，共35页。交流发电机简介第28页，共35页。第29页，共35页。５、交流发电机有两种，即和

．其中转动的部分叫

，不动的部分叫

．发电机转子是由

、

或其它动力机带动．旋转磁极式旋转电枢式转子定子水轮机、蒸汽轮机第30页，共35页。将立体图改成平面图研究第31页，共35页