交變電流課上用

第五章《交變電流》第一節(jié)

《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？1．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。tiABCDABD課堂練習(xí)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(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)二、交變電流的產(chǎn)生2、過(guò)程分析在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，那些邊會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？ab邊cd邊在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過(guò)程中，AB邊中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？丙轉(zhuǎn)到丁呢？線圈轉(zhuǎn)到什么位置，電流最小（沒(méi)有電流）？線圈轉(zhuǎn)到什么位置，電流最大？由a→b由b→a判斷此位置有沒(méi)有感應(yīng)電流，方向怎么樣？B⊥SΦ最大E=0I=0中性面垂直磁場(chǎng)方向的平面叫做中性面。線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，Φ最大，但線圈中的電動(dòng)勢(shì)為零2、過(guò)程分析(V//B)判斷此位置有沒(méi)有感應(yīng)電流，方向怎么樣？B∥SΦ=0E最大I最大感應(yīng)電流方向a到b線圈與磁場(chǎng)平行時(shí)，Φ最小，但線圈中的電動(dòng)勢(shì)最大(V⊥B)B⊥SΦ最大E=0I=0中性面B∥SΦ=0E、I最大感應(yīng)電流方向b到aV//BV⊥B線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，多少次經(jīng)過(guò)中性面?電流方向改變多少次?思考與討論.a(b)c(d)O

設(shè)線圈平面從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是ω．經(jīng)過(guò)時(shí)間t，AB、CD寬L1，AD、BC長(zhǎng)L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B.BvA(B)D(C)t=0θv11v⊥中性面線圈與中性面的夾角是多少？AB邊的速度多大？AB邊速度方向與磁場(chǎng)方向夾角是多大？AB邊中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？以線圈經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)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(dòng)勢(shì)則有

e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）NBSω三、交變電流的變化規(guī)律

1、電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化2、電流按正弦規(guī)律變化

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)eoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωtt四、交流電的圖像

四、交流電的圖像

et0Em-Emit0Im-Im(甲)(乙)(丙)(丁)E

I

，電流方向：

.E

,I

,Φ

.E

I

，電流方向：

.=0=0有最大值有最大值有最大值a—>b有最大值有最大值b—>aE

,I

,Φ

.=0=0有最大值一矩形線圈,繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化如圖所示,下面說(shuō)法中正確的是A.t1時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零B.t2時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大C.t3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大D.每當(dāng)e變換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量絕對(duì)值最小et0t1t2t3t4Em-EmC(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(lèi)

推導(dǎo)和理解交變電流的變化規(guī)律：（重難點(diǎn)）（1）方向變化規(guī)律----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)電流的方向改變兩次。φ最大，△φ/△t=0最小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小E=05.1交變電流小結(jié)（2）大小變化規(guī)律----按正弦規(guī)律變化：（能畫(huà)出瞬時(shí)線速度分解圖）e=EmsinωtEm=NBSω叫電動(dòng)勢(shì)的最大值（峰值）

i=ImsinωtIm=Em/R+r

叫電流的最大值（峰值）

u=UmsinωtUm=ImR

叫電壓的最大值（峰值）

電流通過(guò)R時(shí)：

２、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)方向的軸勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈中就產(chǎn)生

．

１、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)律正弦交流電周期性變化課堂練習(xí)

３、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，這樣的位置叫做

．線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，因此線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向改變

．中性面兩次４、線圈從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是ω，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值是Em，那么在任一時(shí)刻t感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e為

．若電路總電阻為Ｒ，則感應(yīng)電流的瞬時(shí)值Ｉ為

．e0Em

-Emte=Emsinωti=(Em/R)·sinωt六、交流發(fā)電機(jī)1、組成：①用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈（叫電樞）②用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極2、種類(lèi)①旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)②旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分叫定子2一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，下面說(shuō)法中正確的是()：T1時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零；T2時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大；T3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大；每當(dāng)e變換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值都為最大。答案：D1.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)線圈ab邊長(zhǎng)為20cm，ad邊長(zhǎng)為10cm，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.01T，線圈的轉(zhuǎn)速n=50r/s，求：電動(dòng)勢(shì)的最大值及對(duì)應(yīng)的線圈位置。0.0628V線圈平面與磁場(chǎng)方向平行。

2.如圖所示：匝數(shù)為N、面積為S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω，求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180度時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。...E平均=S2NBω/π練習(xí)一臺(tái)發(fā)電機(jī)在產(chǎn)生正弦式電流。如果發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的峰值為Em=400V，線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω=314rad/s，試寫(xiě)出電動(dòng)勢(shì)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2000Ω，電路中電流的峰值是多少？寫(xiě)出電流瞬時(shí)值的表達(dá)式。e=EmsinWt=400sin314t解：電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為：電流峰值為：Im=Em/R=400÷2000=0.2A電流瞬時(shí)值的表達(dá)式為：i=ImsinWt=2sin314t

4、一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為311V，線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度100πrad/s。（1）寫(xiě)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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100Ω，試寫(xiě)出通過(guò)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(guò)180度的過(guò)程中，電動(dòng)勢(shì)的最大值、平均值分別是多少？（4）轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量的變化率最大值是多少？答案（1）e=311Sin100πt

（2）I=3.11Sin（100π*1/120）=3.11*1