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交流电教学设计 更多精品 交流电的产生和描述 一、?交流电的产生 1.交流电:大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 2.交流电的产生:线圈在磁场中,绕垂直磁感强度的轴OO′转动时线圈abcd中就产生感应电动势,电路中就产生感应电流。如图1所示。 ? 为更方便说明问题,把图1改画为图2,图2的位置3正与图1所示的位置相对应,根据切割磁感线产生感应电动势的规律,利用右手定则定性判断感应电流的大小,方向随线圈转动而变化的具体情况,以分析1,2,3位置为主。注意分析过程应指出:中性面:线圈在位置1即线框平面与磁感强度方向垂直时,磁通量最大,但导线ab,cd的速度方向与B方向平行而不切割磁感线,不产生感应电动势,故称之为中性面;感应电动势最大,线框平面与B平行是,ab,cd边速度方向与B垂直,因而产生感应电动势最大,但此位置磁通量为零;分析线框每转一周,感应电流便为一次周期的性的变化,电流方向变化两次。 3.正弦交流电的产生:线圈在匀强磁场中,绕垂直磁感强度的轴OO′匀速转动时,产生的交流电为正弦交流电,即电动势,电流大小,方向按正弦规律变化。 若图1所示线框ab=L ,bc= ,OO′过cb, da中间,线框以角速度 匀速转动。线框从与中性面重合时ad位置开始计时,经过ts,转至a′d′位置夹角 =? t,速V与B不垂直,将其分解为 、 两个分速度,功割磁感线的速度为? , 则, ,即 均为不变的量, 将按 的规律变化。 线圈与中性面平行, ,当 =90°时,电动势有最大值 。 若线圈为N匝时, 为线框面积。 又可写成:? 。 4.电路中的电流强度也按正弦规律变化:若闭合电路电阻为R 称为电流瞬时值, ,电流最大值。 。 外电阻 上电压瞬时值 ,称为电压的最大值 线圈在匀强磁场中匀速转动产生感应电动势就是交流发电机的原理。感应电动势即为电源电动势,线圈电阻即为电源内阻,需要结合 ,考虑如何提高发电机的电动势的最大值。 二、交流电的描述 1.交流电的最大值:交流电在一周期内电压,电流最大值。注意与电动势最大值的区别。在研究交流电功率时很不方便。 交流电的有效值:根据电流热效应规定的。让交流电和恒定电流通过相同阻值电阻,如果在相同时间内产生热量相等,就把这一恒定电流的数值叫做这一交流电的有效值。恒定电流的电流强度叫交流电的电流有效值,电压叫交流电的电压有效值。 交流电的最大值和有效值的关系是: , , 有效值不是平均值, 。有效值的作用在于把电流大小方向都变化的电流用恒定电流方法处理。交流电的功率 。一般说交流电压、电流强度均指有效值,例如照明电压220V,即指交流电的有效值。电表的读数为交流电的电压,电流强度的有效值。 2.周期:交流电完成一次周期的变化所用的时间。也就是线圈匀速转动一周所用的时间。符号为T。单位S。T= 。 频率:交流电在1秒种内完成周期性变化的次数。符号 单位: 或 , ,周期,频率的关系: 周期和频率都是表示交流电变化快慢的。周期和频率都是表示交流电变化快慢的。 3.交流电的图象 交流电电压、电流瞬时值表达式: 。图4是根据电压瞬时值表达式。画出的图象。从图象上很直观看出交流电的最大值、周期、某一时刻电压的大小。据此可计算出电压的有效值,交流电的频率。此图象是日常照明交流电图象。最大值为311V,有效值220V,周期0.02S,频率50 。 例一、?下列各种叙述正确的是 A.线框平面和磁感线平行时即为中性面。 B.线框平面与磁感线垂直时,磁通量最大,感应电动势最大。 C.线框平面与磁感线平行时,磁通量为零,感应电动势最大。 D.线框匀速转动,各时刻线速度一样大,各时刻产生感应电动势一样大。 解析:线框平面和磁感线平行时,线框两条边切割磁感线产生感应电动势不为零,不是中性面,由于此时速度方向与磁感线垂直产生感应电动势最大。磁通量大小与产生感应电动势大小无关,决定感应电动势大小是磁通量变化率,磁通量最大时用数学方法可证明磁通量变化率为零,磁通量为零时,磁通量变化率为最大,选项C正确。 本题提醒我们注意正弦交流电产生条件,区别磁通,磁通变化量,磁通变化率物理意义。 例二、边长为a的正方形单匝线圈、电阻为R,在磁感强度为B的匀强磁场中绕OO′轴匀速转动,如图5所示,每秒转数为N,当线圈平面与磁感线平行时开始计时,则线圈中 A.感应电动势瞬时值为 。 B.感应电动势最大值为 。