山東省成武一中高中物理5.1交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律課件

1、一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律第十七章第十七章 交變電流交變電流一、交流發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、交流發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)線圈時(shí)，電流計(jì)指針在左右實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)線圈時(shí)，電流計(jì)指針在左右搖動(dòng)，線圈每轉(zhuǎn)一周，指針左右擺動(dòng)一次搖動(dòng)，線圈每轉(zhuǎn)一周，指針左右擺動(dòng)一次1 1交變電流：大小和方向都隨時(shí)間作周期變化交變電流：大小和方向都隨時(shí)間作周期變化的電流，叫做交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)的電流，叫做交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流交流 2 2閉合的線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸閉合的線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生交流，但這不是產(chǎn)生交流的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生交流，但這不是產(chǎn)生交流

2、的惟一方式惟一方式二、交流電流的產(chǎn)生過(guò)程二、交流電流的產(chǎn)生過(guò)程矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(甲甲) 特點(diǎn)特點(diǎn): : BS BS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 中性面中性面沒(méi)有邊切割磁感應(yīng)線沒(méi)有邊切割磁感應(yīng)線特點(diǎn)特點(diǎn):BS:BS，=0=0，E E最大，最大，I I最最 大，感應(yīng)電流方向大，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)特點(diǎn)特點(diǎn): :BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 中性面中性面沒(méi)有邊切割磁感

3、應(yīng)線沒(méi)有邊切割磁感應(yīng)線特點(diǎn)特點(diǎn): :BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最最 大，感應(yīng)電流方向大，感應(yīng)電流方向a a到到b ba 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，(丁丁) 設(shè)正方形線圈的邊長(zhǎng)為設(shè)正方形線圈的邊長(zhǎng)為L(zhǎng) L，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B B中繞垂中繞垂直于磁場(chǎng)的對(duì)稱(chēng)軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所直于磁場(chǎng)的對(duì)稱(chēng)軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)一周，電流方向改、線圈轉(zhuǎn)動(dòng)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

4、最大？這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是最大最大？這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是最大還是最??？還是最?。? 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?。窟@時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是最大最?。窟@時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是最大還是最??？還是最?。炕卮饐?wèn)題：回答問(wèn)題：4 4、試推導(dǎo)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的變化規(guī)律公式。、試推導(dǎo)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的變化規(guī)律公式?；卮饐?wèn)題：回答問(wèn)題： 1 1中性面中性面：線圈平面與磁感線：線圈平面與磁感線垂直垂直的的位置叫做位置叫做中性面中性面 （1 1）線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，穿過(guò)線圈）線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的的磁通量最大磁通量最大，但磁通量的，但磁通量的變化率變化率為零為零（ abab和和cdcd邊都邊都不不切割磁感線

5、），切割磁感線），線圈中的線圈中的電動(dòng)勢(shì)為零電動(dòng)勢(shì)為零 （2 2）線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，電流將）線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，電流將改改變方向變方向，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次兩次經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)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(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，在時(shí)刻以線圈經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，在時(shí)刻t t線圈線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（abab和和cdcd邊切割磁感線邊切割磁感線 ）tNBLvesin22LvtLNBesin2所以2LNBEm令則有 tEemsine為電動(dòng)勢(shì)在時(shí)刻t的瞬時(shí)值，Em為電動(dòng)勢(shì)的最大值（峰值）=NB S 成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強(qiáng)磁

6、場(chǎng)，經(jīng)中性成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) （1）電動(dòng)勢(shì)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(guò)R時(shí)： tIimsin.RIUiRumm，四、正弦交變電流的圖象四、正弦交變電流的圖象eoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt tabcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB交流電的圖像交流電的圖像 五、其它交變電流波形圖五、其它交變電流波形圖用示波器研究交變電流的變化用示波器研

7、究交變電流的變化、交變電流：、交變電流：和和 都隨時(shí)間都隨時(shí)間 做做 的電流叫做交變電流的電流叫做交變電流 電壓和電流隨時(shí)間按電壓和電流隨時(shí)間按變化的變化的交流電叫正弦交流電交流電叫正弦交流電、交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞、交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的中心軸勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈垂直于磁場(chǎng)方向的中心軸勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈中就會(huì)產(chǎn)生中就會(huì)產(chǎn)生、當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時(shí)，線圈各邊都、當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時(shí)，線圈各邊都 不切割磁感線，線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流，這樣不切割磁感線，線圈中沒(méi)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(guò)線圈平面每經(jīng)過(guò) 中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一

8、次，因中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，因此 線 圈 轉(zhuǎn) 動(dòng) 一 周 ， 感 應(yīng) 電 流 方 向 改 變此 線 圈 轉(zhuǎn) 動(dòng) 一 周 ， 感 應(yīng) 電 流 方 向 改 變、線圈從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是，、線圈從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值是線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dòng) 勢(shì) 的 瞬 時(shí) 值感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) 的 瞬 時(shí) 值 e e 為為 若線圈電阻為，則感應(yīng)電流的瞬時(shí)若線圈電阻為，則感應(yīng)電流的瞬時(shí)值值為為0Em -Em t交流發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介、交流發(fā)電機(jī)有兩種，即、交流發(fā)電機(jī)有兩種，即 和和其中轉(zhuǎn)動(dòng)的部分

9、叫其中轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫，不動(dòng)的部分叫不動(dòng)的部分叫發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是由由、或其它動(dòng)力或其它動(dòng)力機(jī)帶動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)電樞式旋轉(zhuǎn)電樞式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子水輪機(jī)、水輪機(jī)、 蒸汽輪機(jī)蒸汽輪機(jī)將立體圖改成平面圖研究將立體圖改成平面圖研究如圖所示，在場(chǎng)強(qiáng)為如圖所示，在場(chǎng)強(qiáng)為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，矩形線圈的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，矩形線圈ab邊長(zhǎng)為邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1，bc邊長(zhǎng)為邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2，逆時(shí)針繞中軸勻速轉(zhuǎn)，逆時(shí)針繞中軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為動(dòng)，角速度為，從垂直磁感線開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)，從垂直磁感線開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)時(shí)間是時(shí)間是t，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少？，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少？ V交流發(fā)電機(jī)的種類(lèi)交流發(fā)電機(jī)的種類(lèi)交變電流的變化規(guī)律交變電流的變化規(guī)律問(wèn)題：?jiǎn)栴}：線圈經(jīng)過(guò)什么位置時(shí)電流的方向發(fā)生變化？線圈經(jīng)過(guò)什么位置時(shí)電流的方向發(fā)生變化？中性面中性面-在線圈平面垂直于磁感線時(shí)，各邊都不切在線圈平面垂直于磁感線時(shí)，各邊都不切割磁感線，線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流，這樣的位置叫中性面。割磁感線，線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流，這樣的位置叫中性面。 結(jié)論：結(jié)論：線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向就改變一次，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變兩次。流的方向改變兩次。1.