交流電是怎樣產(chǎn)生的

第三章交變電流3.2交變電流是怎樣產(chǎn)生的高中物理選修3－2上面演示幾種方式都能產(chǎn)生交變電流。我們把能將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置稱為發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)磁體與閉合導(dǎo)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式一般采用旋轉(zhuǎn)式如何產(chǎn)生交變電流？交流發(fā)電機(jī)磁極磁極電樞（線圈）有些發(fā)電機(jī)的磁極是用電磁鐵，這種發(fā)電機(jī)稱為勵(lì)磁發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)根據(jù)旋轉(zhuǎn)主體不同可分為：旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)中轉(zhuǎn)的稱為轉(zhuǎn)子，不轉(zhuǎn)的稱為定子交流發(fā)電機(jī)受條件限制，一般提供低于500V電壓旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)能提供高達(dá)幾萬V的電壓，常是大型發(fā)電機(jī)采用的方式交流電是怎樣產(chǎn)生的？問題1.在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,哪些邊在切割磁感線?a(b)(c)dvvacdHFb問題2.這兩條邊是否一直在切割?中性面的概念a(b)(c)dvvabcdHF沒有邊切割磁感線中性面：線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面B⊥S，Φ最大，E=0,I=0問題3.若單匝線框所處位置與中性面垂直,設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,ab邊和cd邊長(zhǎng)均為L(zhǎng)1,ad邊和bc邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2,線框繞垂直于磁場(chǎng)并且過ad和bc邊中點(diǎn)的軸旋轉(zhuǎn),角速度大小為ω.問:ab邊和cd邊切割產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)分別是多大?

acdHFa(b)(c)dv5v6中性面問題4.整個(gè)單匝線框在與中性面垂直位置時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多大?a(b)(c)dv5v6E

=Eab+Ecd=BL1v5+BL1v6=BL1L2ω=Bsω思考:磁通量是多大?acdHF中性面問題5.若單匝線框從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間t,在這一時(shí)刻整個(gè)線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)又是多大?θVVacdHF中性面θVVθθacdHFb中性面瞬時(shí)值峰值問題6.若n匝線框從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間t,在這一時(shí)刻整個(gè)線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)又是多大?θV7V8acdHFb中性面？問題7.若有n匝線框在勻速轉(zhuǎn)動(dòng),整個(gè)線框的總電阻為r,外電阻為R,則通過R的電流和加在R兩端的電壓分別是多少?θVVvui中性面瞬時(shí)值瞬時(shí)值峰值峰值（2）電路上的電壓按正弦規(guī)律變化

電流通過R時(shí)：

（1）電流按正弦規(guī)律變化

交變電流的變化規(guī)律只含有電阻的交流電路中，歐姆定律也是適用的。若無特別說明，交流電都是指正弦交流電。正弦交流電是最簡(jiǎn)單最基本的交流電。問題8.前面是用表達(dá)式表示交流電的變化規(guī)律,怎樣用圖象表示交流電的變化規(guī)律?cbdaaaaabbbddddccctωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πeEm=nBsωEm作圖時(shí)規(guī)定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正方向?yàn)閐cbadcbdaaaaabbbddddccctωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πiImcbdaaaaabbbddddccc作圖時(shí)規(guī)定感應(yīng)電流正方向?yàn)閐cbad思考：線圈在什么位置電流方向會(huì)發(fā)生改變？NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+SSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+思考：若線框從垂直中性面開始計(jì)時(shí)，在t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？并畫出圖象。e=nBsωcosωt=EmcosωttωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πeEm【例1】如圖所示，線圈的面積是0.05㎡，共有100匝；線圈電阻為1Ω，外接電阻R＝9Ω，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝1／πT，當(dāng)線圈以300r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，求：(1)若從線圈處于中性面開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式；(2)線圈轉(zhuǎn)過1／30s時(shí)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值多大；當(dāng)t＝1／30s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值(3)電路中電壓表和電流表示數(shù)各是多少。電動(dòng)勢(shì)的有效值為電流表的示數(shù)電壓表的示數(shù)（4）線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90度的過程中通過電阻R的電量?！揪毩?xí)1】（2011?天津）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1所示．產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖2所示，則A．t=0.005s時(shí)線框的磁通量變化率為零B．t=0.01s時(shí)線框平面與中性面重合C．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311VD．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為100HZ〖練習(xí)2〗一個(gè)電阻接在10V的直流電源上，它的發(fā)熱功率是P，當(dāng)接到電壓為u=10sinωtV的交流電源上，它的發(fā)熱功率--------------------（）

A．0.25PB．0.5PC．PD．2PB【例3】如圖所示，矩形線圈的匝數(shù)為n，線圈面積為S，線圈內(nèi)阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO’軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R。在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，求：(1)通過電阻R的電量q；解析：

在此過程中，穿過線圈磁通量變化所用時(shí)間產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢(shì)為平均電流為

通過R的電量

（2）電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q

在此過程中電阻R上的焦耳熱為一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱的1／4，〖練習(xí)4〗邊長(zhǎng)為a的單匝正方形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以O(shè)O’為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω，轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直，線圈電阻為R，求：(1)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過T／4的過程中產(chǎn)生的熱量Q解析：(2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過T／4的過程中通過線圈某截面的電量q解析：練習(xí)5：如圖所示，共n匝、阻值