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文檔簡介
1、5.1交變電流1、直流電流(DC)方向不隨時(shí)間變化的電流2、交變電流(AC)大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流一、交變電流的概念交變電流可以變成直流!交變電流是如何產(chǎn)生的呢?交流發(fā)電機(jī)模型二、交變電流的產(chǎn)生1、線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動二、交變電流的產(chǎn)生2、過程分析(1)在線圈轉(zhuǎn)動的過程中,那些邊會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢?ab邊 cd邊(2)怎樣將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖?將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖(3)在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中,ab邊中電流向哪個(gè)方向流動? 丙轉(zhuǎn)到丁呢?(4)線圈轉(zhuǎn)到什么位置,電流最?。]有電流)? 線圈轉(zhuǎn)到什么位置,電流最大?由ab由baBS最大E=0I=0中性面垂直磁場方向的
2、平面叫做中性面。線圈經(jīng)過中性面時(shí),最大,但線圈中的電動勢為零2、過程分析(V / B)NSSNNSVVabcdad判斷此位置有沒有感應(yīng)電流,方向怎么樣?BS=0E最大I最大感應(yīng)電流方向a到b線圈與磁場平行時(shí),最小,但線圈中的電動勢最大(VB)判斷此位置有沒有感應(yīng)電流,方向怎么樣?NSSNBS最大E=0I=0中性面BS=0E、I最大感應(yīng)電流方向b到aV / BVB(3)在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中,AB邊中電流向哪個(gè)方向流動? 丙轉(zhuǎn)到丁呢?(4)線圈轉(zhuǎn)到什么位置,電流最小(沒有電流)? 線圈轉(zhuǎn)到什么位置,電流最大?由ab由ba線圈轉(zhuǎn)到甲、丙位置時(shí)線圈中沒有電流; 轉(zhuǎn)到乙、丁位置時(shí)線圈中電流最大!線圈
3、轉(zhuǎn)動一周,多少次經(jīng)過中性面?電流方向改變多少次?思考與討論.a(b)c(d)O 1.中性面:垂直磁場方向的平面(1)線圈經(jīng)過中性面時(shí),穿過線圈的磁通量最大=BS,但/t =0最小,( ab和cd邊都不切割磁感線),線圈中的感應(yīng)電動勢為零(2)線圈經(jīng)過中性面時(shí),電流將改變方向,線圈轉(zhuǎn)動一周,兩次經(jīng)過中性面,電流方向改變兩次2.線圈平行與磁感線時(shí),=0,/t最大,感應(yīng)電動勢最大。以線圈經(jīng)過中性面開始計(jì)時(shí),切割邊L1,另一邊L2,推導(dǎo)任意時(shí)刻t線圈中的感應(yīng)電動勢令則有 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)NBS=NBS三、交變電流的變化規(guī)律 1、電動勢按正弦規(guī)律變化2、電流按正弦
4、規(guī)律變化 3、電壓按正弦規(guī)律變化 電流i通過R時(shí): 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)eoEmT/42T/43T/4T/23/22ttabcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB四、交流電的圖像 四、交流電的圖像 et0Em-Emit0Im-Im(1)正弦交流電(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓(3)電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖(4)激光通信中的尖脈沖五、交變電流的種類 、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軸勻速旋轉(zhuǎn)時(shí),線圈中就產(chǎn)生 、交變電流:和 都隨時(shí)間做 的電流叫做交變電流電壓和電流隨時(shí)間按變化的交流電叫正弦交流電 大小方向正弦規(guī)
5、律正弦交流電周期性變化課堂練習(xí) 、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,線圈中沒有感應(yīng)電流,這樣的位置叫做線圈平面每經(jīng)過中性面一次,感應(yīng)電流方向就改變一次,因此線圈轉(zhuǎn)動一周,感應(yīng)電流方向改變中性面兩次、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Em,那么在任一時(shí)刻t感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值e為若電路總電阻為,則感應(yīng)電流的瞬時(shí)值為 e0Em -Emte=Emsinti=(Em/R)sint5、一矩形線圈,繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動,線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時(shí)間t的變化如圖所示,下面說法中正確的是A.t1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零B.t2時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對
6、值最大C.t3時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對值最大D.每當(dāng)e變換方向時(shí),通過線圈的磁通量絕對值最小et0t1t2t3t4Em-EmC1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 ,屬于正弦交變電流的是 。tiABCDA B DA四、課堂練習(xí)2 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)間的變化規(guī)律如圖所示,下面說法中正確的是( ):T1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零;T2時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對值最大;T3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大;每當(dāng)e變換方向時(shí),通過線圈的磁通量的絕對值都為最大。 答案: D3. 矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動。設(shè)線圈a
7、b邊長為20cm,ad邊長為10cm,磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0.01T,線圈的轉(zhuǎn)速n=50r/s,求:電動勢的最大值及對應(yīng)的線圈位置。0.0628V 線圈平面與磁場方向平行。 4. 如圖所示:匝數(shù)為N、面積為S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場B中勻速轉(zhuǎn)動,角速度為,求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180度時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢。.E平均=S2N B / 5一臺發(fā)電機(jī)在產(chǎn)生正弦式電流。如果發(fā)電機(jī)電動勢的峰值為Em=400V,線圈勻速轉(zhuǎn)動的角速度為=314rad/s,試寫出電動勢瞬時(shí)值的表達(dá)式。如果這個(gè)發(fā)電機(jī)的外電路只有電阻元件,總電阻為2000,電路中電流的峰值是多少?寫出電流瞬時(shí)值的表達(dá)式。e=EmsinWt=400sin
8、314t解:電動勢瞬時(shí)值的表達(dá)式為:電流峰值為:Im=Em/R=4002000=0.2A電流瞬時(shí)值的表達(dá)式為:i=ImsinWt=2sin314t 6、 一臺發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動勢的最大值為311V,線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的角速度100rad/s。 (1)寫出感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式。 (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 總電阻為100,試寫出通過負(fù)載的電流強(qiáng)度的瞬時(shí)表達(dá)式,在t=1/120s時(shí)電流強(qiáng)度的瞬時(shí)值為多少?(3)線圈從中性面轉(zhuǎn)過180度的過程中,電動勢的最大值、平均值分別是多少?(4)轉(zhuǎn)動過程中磁通量的變化率最大值是多少?答案(1)e=311Sin100t (2)I=3.11Sin(100*1/120)=3.11*1/2=1.55(A)(3)E m=311V E=N/t=2NBS/198V(4)/t=311/N(Wb/s) 7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.(學(xué)生畫)問題:各環(huán)節(jié)電流方向?電流最大最小的位置?大致畫出i-t圖像?線圈轉(zhuǎn)動一周,電流方向改變多少次?1、組
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