第1节交变电流的产生.ppt

一、交变电流的产生一、交变电流的产生 和变化规律和变化规律lianhq@　　　　　　穿穿过过闭闭合合电电路路的的磁磁通通量量发发生生变变化化时时，，产产生生感感应应电电流流，，而而磁磁通通量量变变化化的的方方式式不不同同，，产产生生的的感感应应电电流流也也不不同同，，感感应应电电流流可可以以是是恒恒定定的的，，可可以以是是变变化化的的，，可可以以是是周周期期性性变变化化的的，，本本节节我我们们将将研研究究一一种种十十分分重重要要的的周周期期性性变变化化的的电电流流————正正弦弦交交变电流．变电流． 一、交变电流的产生按下图所示进行实验演示•实验现象：缓慢转动线圈时，电流计指针在左实验现象：缓慢转动线圈时，电流计指针在左右摇动，线圈每转一周，指针左右摆动一次．右摇动，线圈每转一周，指针左右摆动一次．1 1．交变电流：大小和方向都随时间作周期变．交变电流：大小和方向都随时间作周期变化的电流，叫做化的电流，叫做交变电流，简称交变电流，简称交流交流 ．．2 2．．闭闭合合的的线线圈圈在在匀匀强强磁磁场场中中绕绕垂垂直直于于磁磁场场的的轴轴匀匀速速转转动动时时，，产产生生交交流流，，但但这这不不是是产产生生交交流的惟一方式．流的惟一方式．二、交变电流的产生如图，矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程．如图，矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程． 思考与讨论思考与讨论:教材第教材第36页图页图•分析教材第分析教材第36页图页图下面下面4个问题个问题补充补充1. 甲甲 乙乙 丙丙 丁四个图示位置丁四个图示位置 有无电流以及电流方向有无电流以及电流方向?• 设设正正方方形形线线圈圈的的边边长长为为L，，在在匀匀强强磁磁场场B中中绕绕垂垂直直于于磁磁场场的的对对称称轴轴以以角角速速度度匀匀速速转转动动，，如如图图所所示示，，ab和和cd边边垂垂直直于于纸纸面面，，转转轴轴为为O．．剖面图剖面图 1 1．．中中性性面面：：线线圈圈平平面面与与磁磁感感线线垂垂直直的的位位置置叫做叫做中性面中性面．． （（1 1））线线圈圈经经过过中中性性面面时时，，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量最最大大，，但但磁磁通通量量的的变变化化率率为为零零（（ ab和和cd边边都都不不切切割割磁磁感感线线）），，线线圈圈中中的的电电动动势势为零．为零． （（2 2））线线圈圈经经过过中中性性面面时时，，电电流流将将改改变变方方向向，，线线圈圈转转动动一一周周，，两两次次经经过过中中性性面面，，电电流方向改变两次．流方向改变两次．交变电流的产生讲解2 2．．变化规律变化规律　　　　以以线线圈圈经经过过中中性性面面开开始始计计时时，，在在时时刻刻t线线圈圈中中的的感感应应电电动动势势（（ab和和cd边边切切割割磁磁感线感线 ））所以令则有 e为电动势在时刻为电动势在时刻t的瞬时值，的瞬时值，Em为电动势的最大值为电动势的最大值．．正弦交变电流规律讲解正弦交变电流规律讲解•成立条件：成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时．转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时． （（1 1）电动势按正弦规律变化）电动势按正弦规律变化（（2 2）电流按正弦规律变化）电流按正弦规律变化 （（3 3））电路上的电压按正弦规律变化电路上的电压按正弦规律变化 电流　　　　　　　　通过R时： •　　交流电的图像交流电的图像 1．在如图所示的几种电流随时间变化的图线．在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流中，属于交变电流 的是的是 ，属于正弦交，属于正弦交变电流的是变电流的是 tiABCDA B DA2 一一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是：确的是：A.t1时刻通过线圈的磁通量为零；时刻通过线圈的磁通量为零；B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。

值都为最大 D3. 交流发电机工作时的电动势的变化交流发电机工作时的电动势的变化规律为规律为 e=EmSinωt，如果转子的转，如果转子的转速速n提高一倍，其它条件不变，则电提高一倍，其它条件不变，则电动动 势的变化规律将变化为：势的变化规律将变化为：A. e=EmSin2ωt B. e=2EmSin2ωt C. e=2EmSin4ωt D. e=2EmSinωt B 4. 一台发电机产生的按正弦规律变化的一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为感应电动势的最大值为311V，，线圈在磁场中线圈在磁场中转动的角速度是转动的角速度是100πrad/s （（1））写出感应电动势的瞬时值表达式写出感应电动势的瞬时值表达式 （（2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的总电阻为合电路，电路的总电阻为100Ω，，试写出通试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式、在过负载的电流强度的瞬时表达式、在t=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？时电流强度的瞬时值为多少？（1）e=311Sin100πt（2）I=311Sin（100π*1/120） =311*1/2=1.55（A） 4. 一台发电机产生的按正弦规律变化的一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为感应电动势的最大值为311V，，线圈在磁场中线圈在磁场中转动的角速度是转动的角速度是100πrad/s。

3）线圈从中性面转过）线圈从中性面转过180度的过程中，电度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？动势的最大值、平均值分别是多少？（（4）转动过程中磁通量的变化率最大值是）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？多少？（3）E m=311V E=NΔφ/Δt=2NBSω/π≈198V（4）Δφ/Δt=311/N（Wb/s）1.中性面的特点：中性面的特点：φ最大，而最大，而e=0；； φ最小，而最小，而e=Em2.若从中性面开始计时，若从中性面开始计时，线圈在匀强磁场中线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时产生正弦规律绕垂直于磁场的轴匀速旋转时产生正弦规律变化的电动势变化的电动势感应电动势的瞬时值表达式为感应电动势的瞬时值表达式为 e=NBSωSinωt e—ωt图线是一条正弦曲线图线是一条正弦曲线小结小结 作业作业第第37页第页第3 4 5题题。