【物理】51《交變電流》

1、5.1 直流電直流電(DC)(DC)電流方向不隨時間而改變電流方向不隨時間而改變一、交變電流一、交變電流按下圖所示進(jìn)行實驗按下圖所示進(jìn)行實驗演示演示交變電流交變電流(AC)二、二、交變電流的產(chǎn)生交變電流的產(chǎn)生 矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動軸勻速轉(zhuǎn)動 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 中性面中性面沒有邊切割磁感線沒有邊切割磁感線BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大， 感應(yīng)電流方

2、向感應(yīng)電流方向b b到到a a(乙乙)a a（b b）、）、d d（c c）邊垂直）邊垂直切割磁感應(yīng)線，切割磁感應(yīng)線，(丙丙)BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 中性面中性面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 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中繞垂直于磁中繞垂直于磁場的對稱軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，場的對稱軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，abab和和cdcd邊邊垂直于紙面，轉(zhuǎn)軸為垂直于紙面，轉(zhuǎn)軸為OO1 1線圈轉(zhuǎn)動一周，電流方向線圈轉(zhuǎn)動一周，電流方向改變多少

3、次？改變多少次？2 2線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通量最大？這時感應(yīng)電動勢是量最大？這時感應(yīng)電動勢是最大還是最??？最大還是最小？3 3線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通量最小？這時感應(yīng)電動勢是量最?。窟@時感應(yīng)電動勢是最大還是最?。孔畲筮€是最??？回答問題：回答問題：4 4試推導(dǎo)感應(yīng)電動勢大小的變化規(guī)律公式。試推導(dǎo)感應(yīng)電動勢大小的變化規(guī)律公式。 1 1中性面中性面：線圈平面與磁感線垂直的：線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面位置叫做中性面 （1 1）線圈經(jīng)過）線圈經(jīng)過中性面中性面時，穿過線圈時，穿過線圈的的磁通量最大磁通量最大，但磁通量的變化率，但磁通量的變化率為零（為零（

4、 abab和和cdcd邊都不切割磁感線），邊都不切割磁感線），線圈中的線圈中的電動勢為零電動勢為零 （2 2）線圈經(jīng)過中性面時，電流將改）線圈經(jīng)過中性面時，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)動變方向，線圈轉(zhuǎn)動一周一周，兩次兩次經(jīng)過經(jīng)過中性面，電流方向改變中性面，電流方向改變兩次兩次 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)過中性面開始計時，在時以線圈經(jīng)過中性面開始計時，在時刻刻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邊切邊切割磁感線割磁感線 ）tNBLvesin22LvtLNBesin2所以2LNBEm令則有 tEemsine為電動勢在時刻t的瞬時值，Em為電動勢的最大

5、值（峰值）=NB S 成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強(qiáng)磁場，經(jīng)中性面時開始計時 （1）電動勢按正弦規(guī)律變化tEemsin（2 2）電流按正弦規(guī)律變化）電流按正弦規(guī)律變化 tIimsin（3）電路上的電壓按正弦規(guī)律變化 tUumsin 電流通過R時： tIimsin.RIUiRumm，四、交流電的圖像四、交流電的圖像 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)電子計算機(jī)中的矩形脈沖電子計算機(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：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流

6、。：大小和方向都隨時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，感應(yīng)電流的方向改變流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)小結(jié)2矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于

7、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)動交變電流：交變電流：和和 都隨時間都隨時間做做 _ 的電流的電流叫做交變電流叫做交變電流 電壓和電流隨時間按電壓和電流隨時間按變化的交流變化的交流電叫正弦交流電電叫正弦交流電交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的中心軸勻速旋轉(zhuǎn)時，線圈垂直于磁場方向的中心軸勻速旋轉(zhuǎn)時，線圈中就會產(chǎn)生中就會產(chǎn)生當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時，線圈各邊都當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時，線圈各邊都 不切割磁感線，線圈中沒有感應(yīng)電流，這樣不切割磁感線，線圈中沒有感應(yīng)電流，這樣的位置叫做的位置叫做線圈平面每經(jīng)過中性線圈平面每

8、經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，因此線面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，因此線圈轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向改變?nèi)D(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向改變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 刻任 一 時 刻 t t 感 應(yīng) 電 動 勢 的 瞬 時 值感 應(yīng) 電 動 勢 的 瞬 時 值 e e 為為 若線圈電阻為，則感應(yīng)電流的瞬時若線圈電阻為，則感應(yīng)電流的瞬時值值為為0Em -Em t1. 1. 矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動。設(shè)線圈矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動。設(shè)線圈abab邊長為邊長為20cm20cm，adad邊長為邊長為10cm10cm，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0.01TB=0.01T，線圈的轉(zhuǎn)速，線圈的轉(zhuǎn)速n=50r/sn=50r/s，求：電動勢，求：電動勢的最大值及對應(yīng)的線圈位置。的最大值及對應(yīng)的線圈位置。0.0628V 0.0628V 線圈平面與磁場方向平行。線圈平面與磁場方向平行。 2. 2. 如圖所示：匝數(shù)為如圖所示：匝數(shù)為NN、面積、面積為為S S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場B B中中勻速轉(zhuǎn)動，角速度為勻速轉(zhuǎn)動，角速度為，求線，求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180180度時間度時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢。內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢。. .E平均