1交變電流的產(chǎn)生與變化規(guī)律

1、交變電流交變電流(AC)直流電直流電(DC)(DC)電流方向不隨時(shí)間而改變電流方向不隨時(shí)間而改變大小大小可以改變噢！可以改變噢！交變電流交變電流( (交流電交流電) )的產(chǎn)生的產(chǎn)生 為了能更方便地說明問題，我們將立體圖轉(zhuǎn)為了能更方便地說明問題，我們將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖來分析化為平面圖來分析. .(甲甲) BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 沒有邊切割磁感應(yīng)線沒有邊切割磁感應(yīng)線中性面：中性面：線圈平面與磁感線垂直線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面的位置叫做中性面BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大， (乙乙)a a（b b）、）、d d（c c）邊

2、垂直）邊垂直切割磁感應(yīng)線，切割磁感應(yīng)線，感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流方向b b到到a a(丙丙)BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 又見中性面又見中性面BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大， 感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流方向a a到到b b那么整個(gè)連續(xù)的過程是怎么樣的呢？那么整個(gè)連續(xù)的過程是怎么樣的呢？ 假定從假定從E經(jīng)過負(fù)載流向經(jīng)過負(fù)載流向F的電流為正，反之為的電流為正，反之為負(fù)，在坐標(biāo)上標(biāo)出線圈達(dá)到甲、乙、丙、丁四負(fù)，在坐標(biāo)上標(biāo)出線圈達(dá)到甲、乙、丙、丁四個(gè)位置對應(yīng)的時(shí)刻和電流。個(gè)位置對應(yīng)的時(shí)刻和電流。0最大最大0反向最大反向最大NSNSabcd線圈勻速轉(zhuǎn)動 ，

3、線圈長為l,寬為d.中性面：與磁感線垂直的平面叫做中性面 。 中性面處：線圈磁通量最大，感應(yīng) 電動勢為零d (c)a(b)v若已知線圈勻速運(yùn)動的角速度為，得出電動勢隨時(shí)間的變化關(guān)系：E=NBSsintNSSN NSSNNSSNNSSNNSSNSSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSSN最大值te峰值 公式 e =Em sin w wt i =Im sin w wtto交流電交流電的的圖像圖像 真的是這樣嗎？真的是這樣嗎？ 設(shè)正方形線圈的邊長為設(shè)正方形線圈的邊長為L L，在勻強(qiáng)磁場，在勻強(qiáng)磁場B B中繞垂中繞垂直于磁場的對稱軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖所直于磁場的對稱軸以角

4、速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，示，abab和和cdcd邊垂直于紙面，轉(zhuǎn)軸為邊垂直于紙面，轉(zhuǎn)軸為OO1 1、線圈轉(zhuǎn)動一周，電流方向改、線圈轉(zhuǎn)動一周，電流方向改變多少次？變多少次？2 2、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)磁通量、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)磁通量最大？這時(shí)感應(yīng)電動勢是最大最大？這時(shí)感應(yīng)電動勢是最大還是最??？還是最小？3 3、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)磁通量、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)磁通量最小？這時(shí)感應(yīng)電動勢是最大最小？這時(shí)感應(yīng)電動勢是最大還是最小？還是最??？回答問題：回答問題：特點(diǎn)：特點(diǎn)：a. a. 磁通量磁通量為為0 0 b. E b. E最大最大，磁通量的變化率磁通量的變化率/ / t t最大最大 （1 1）（）（甲甲）

5、（丙）中性面（線圈與磁感線垂直的平面）（丙）中性面（線圈與磁感線垂直的平面）（2 2）（乙）（丁）乙）（?。┳畲笾得妫ň€圈垂直中性面）最大值面（線圈垂直中性面）a. a. 磁通量磁通量最大最大b. Eb. E0 0，磁通量的變化率磁通量的變化率/ / t t為零為零c. c. 當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至中性面時(shí)，電流方向發(fā)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至中性面時(shí)，電流方向發(fā) 生改變生改變d. d. 線圈轉(zhuǎn)動一周電流方向改變兩次線圈轉(zhuǎn)動一周電流方向改變兩次 三交變電流的變化規(guī)律三交變電流的變化規(guī)律 以線圈經(jīng)過以線圈經(jīng)過中性面開始中性面開始計(jì)時(shí)，在時(shí)計(jì)時(shí)，在時(shí)刻刻t t線圈中的感應(yīng)電動勢（線圈中的感應(yīng)電動勢（abab和和cdcd邊切邊

6、切割磁感線割磁感線 ）sineNBStwwmENB Sw令則有 tEemwsin e 為電動勢在時(shí)刻t的瞬時(shí)值， Em為電動勢的最大值（峰值） 成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強(qiáng)磁場，經(jīng)中性面時(shí)開始計(jì)時(shí) （1）電動勢按正弦規(guī)律變化tEemwsin（2 2）電流按正弦規(guī)律變化）電流按正弦規(guī)律變化 tIimwsin（3）電路上的電壓按正弦規(guī)律變化 tUumwsin 電流通過R時(shí)： tIimwsin.RIUiRumm，2 2、交變電流的變化規(guī)律、交變電流的變化規(guī)律e=nBssint=Emsint(從中性面開始計(jì)時(shí)從中性面開始計(jì)時(shí))e=nBscost=Emcost(從從BS開始計(jì)時(shí)開始計(jì)時(shí))i=(nBs/R)si

7、nt=Imsint(從中性面開始計(jì)時(shí)從中性面開始計(jì)時(shí))i=(nBs/R)cost=Imcost(從從從從BS開始計(jì)時(shí)開始計(jì)時(shí))u=Umsint(從中性面開始計(jì)時(shí)從中性面開始計(jì)時(shí))u=Umcost(從從從從BS開始計(jì)時(shí)開始計(jì)時(shí))(1)(1)感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢: :(2)感應(yīng)電流感應(yīng)電流:(3)外電路電阻兩端的電壓外電路電阻兩端的電壓:五、交變電流的種類五、交變電流的種類(1)(1)正弦交流電正弦交流電(2)(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓示波器中的鋸齒波掃描電壓(3)(3)電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖(4)(4)激光通信中的尖脈沖激光通信中的尖脈沖1 1、交變電流交變電流：大小和

8、方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流。：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流。3 3、交變電流的變化規(guī)律：、交變電流的變化規(guī)律：（1 1）方向變化規(guī)律方向變化規(guī)律-線圈平面每經(jīng)過線圈平面每經(jīng)過中性面中性面一次，一次，感應(yīng)電流的感應(yīng)電流的方向就改變方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)動一次；線圈轉(zhuǎn)動一周一周，感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的方向改變的方向改變兩次兩次。 （2 2）大小變化規(guī)律）大小變化規(guī)律-按按正弦規(guī)律正弦規(guī)律變化：變化： e=Emsint Em=NBS叫電動勢的最大值叫電動勢的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫電流的最大值叫電流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫電壓的最大值叫電壓的最大值 小結(jié)

9、小結(jié)2、矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動、線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是，、線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是，線圈中的感應(yīng)電動勢的峰值是線圈中的感應(yīng)電動勢的峰值是E Emm，那么在，那么在任 一 時(shí) 刻任 一 時(shí) 刻 t t 感 應(yīng) 電 動 勢 的 瞬 時(shí) 值感 應(yīng) 電 動 勢 的 瞬 時(shí) 值 e e 為為 若線圈電阻為，則若線圈電阻為，則感應(yīng)電流的瞬時(shí)值感應(yīng)電流的瞬時(shí)值為為 0Em -Em t交流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的基本組成發(fā)電機(jī)的基本組成?發(fā)電機(jī)的基本種類發(fā)電機(jī)的基本種類?交流發(fā)電機(jī)簡介 （1）發(fā)電機(jī)的基本組成：）發(fā)電機(jī)的基本組成：

10、 用來產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈（叫電樞）用來產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈（叫電樞） 用來產(chǎn)生磁場的磁極用來產(chǎn)生磁場的磁極 （2）發(fā)電機(jī)的基本種類）發(fā)電機(jī)的基本種類 旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)（電樞動磁極不動）旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)（電樞動磁極不動） 旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)（磁極動電樞不動）旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)（磁極動電樞不動）無論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動的部分叫無論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動的部分叫轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子，不動的部分叫，不動的部分叫定子定子總結(jié)：總結(jié)： 1.交變電流交變電流：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流。：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流。 2.交變電流的變化規(guī)律：交變電流的變化規(guī)律： 方向變化規(guī)律方向變化規(guī)律-線圈平面每經(jīng)過中性面一

11、次，感應(yīng)電線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電 流的方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)動一周，流的方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流的方向改變兩次。感應(yīng)電流的方向改變兩次。 大小變化規(guī)律大小變化規(guī)律-按正弦規(guī)律變化：按正弦規(guī)律變化： e=Emsint Em=NBS叫電動勢的最大值叫電動勢的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫電流的最大值叫電流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫電壓的最大值叫電壓的最大值 1 1在如圖所示的幾種電流隨時(shí)間變化的圖線中，屬在如圖所示的幾種電流隨時(shí)間變化的圖線中，屬于交變電流的是于交變電流的是 ，屬于正弦交變電流的，屬于正弦交變電流的是是 。tiABCDA B DA

12、2 2 一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面內(nèi)一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)電動勢隨時(shí)間的變化的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)電動勢隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，下面說法中正確的是：規(guī)律如圖所示，下面說法中正確的是：A.A. t t1 1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零；時(shí)刻通過線圈的磁通量為零；B.B. t t2 2時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對值最大；時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對值最大；C.C. t t3 3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大；時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大；D.D. 每當(dāng)每當(dāng)e e變換方向時(shí)，通過線圈的磁通量的絕對值都變換方向時(shí)，通過線圈的磁

13、通量的絕對值都為最大。為最大。 答案：答案： D3. 交流發(fā)電機(jī)工作時(shí)的電動勢的變化規(guī)律為 e=EmSint，如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n提高一倍，其它條件不變，則電動 勢的變化規(guī)律將變化為：A。e=EmSin2t B. e=2EmSin2t C. e=2EmSin4t D. e=2EmSint 答案B、線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是、線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是，線圈中的感應(yīng)電動勢的峰值是線圈中的感應(yīng)電動勢的峰值是E Em m，那么在那么在任 一 時(shí) 刻任 一 時(shí) 刻 t t 感 應(yīng) 電 動 勢 的 瞬 時(shí) 值感 應(yīng) 電 動 勢 的 瞬 時(shí) 值 e e 為為 若線圈電阻為，則若線圈電阻為，則感應(yīng)電流的

14、瞬時(shí)值為感應(yīng)電流的瞬時(shí)值為 0Em -Em t5.影響產(chǎn)生感應(yīng)電動勢大小的因素可能是影響產(chǎn)生感應(yīng)電動勢大小的因素可能是（ ）A.線圈的面積線圈的面積 B.線圈的轉(zhuǎn)速線圈的轉(zhuǎn)速C.磁場強(qiáng)弱磁場強(qiáng)弱 D.線圈電阻線圈電阻ABC 6. 6. 一臺發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動勢的最一臺發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動勢的最大值為大值為311V311V，線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的角速度是線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的角速度是100rad/s100rad/s。 （1 1）寫出感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式。寫出感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式。 （2 2）若該發(fā)電機(jī)只與含電阻的負(fù)載組成閉合電路，電路的）若該發(fā)電機(jī)只與含電阻的負(fù)

15、載組成閉合電路，電路的總電阻為總電阻為100100，試寫出通過負(fù)載的電流強(qiáng)度的瞬時(shí)表達(dá)式、試寫出通過負(fù)載的電流強(qiáng)度的瞬時(shí)表達(dá)式、在在t=1/120st=1/120s時(shí)電流強(qiáng)度的瞬時(shí)值為多少？時(shí)電流強(qiáng)度的瞬時(shí)值為多少？（3 3）線圈從中性面轉(zhuǎn)過）線圈從中性面轉(zhuǎn)過180180度的過程中，電動勢的最大值、度的過程中，電動勢的最大值、 平均值分別是多少？平均值分別是多少？（4 4）轉(zhuǎn)動過程中磁通量的變化率最大值是多少？）轉(zhuǎn)動過程中磁通量的變化率最大值是多少？答案答案（1 1）e=311Sin100t(V)e=311Sin100t(V) （2 2）I=3.11SinI=3.11Sin（1001001/1201/120）=3.11=3.111/2=1.551/2=1.55（A A）（3 3）E E m m=311V E=N/t=2NBS/198V=311V E=N/t=2NBS/198