《5.1交变电流》课件.ppt

5.1 交变电流 本节课学习目标 1.知道什么是交变电流 2.掌握交变电流的产生及变化规律 直流电(DC)电流方向不随时间而改变 交变电流(AC) 交变电流(交流):大小和方向都 随时间做周期性变化的电流. 一、交变电流 按下图所示进行实验演示 交流发电机模型的原理简图 二、交变电流的产生 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 　 为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析. (甲) B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 中性面 没有边切割磁感线 B∥S，φ=0， E最大， I最大， 感应电流方向a到b (乙) a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线， (丙) B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 中性面 没有边切割磁感线 B∥S，φ=0，E最大 I最大， 感应电流方向b到a (丁) a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线， (戊) B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 中性面 没有边切割磁感线 设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以角速度ω匀速转动，如图所示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O． 3．线圈转动一周，电流方向改变多少次？ 回答问题： 4．试推导感应电动势大小的变化规律公式。 2．线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最大还是最小？ 1．线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势是最大还是最小？ 中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面． （1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零（ ab和cd边都不切割磁感线），线圈中的电动势为零． （2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次． 两个特殊位置物理量的特点 名称 中性面 中性面的垂面 位置 线圈平面与磁场垂直 线圈平面与磁场平行 磁通量 最大 零 磁通量的变化率 零 最大 感应电动势 零 最大 线圈边框切割磁 感线的有效速度 零 最大 感应电流 零 最大 电流方向 改变 不变 三．交变电流的变化规律 　　设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以角速度ω匀速转动，如图所示，ab和cd边垂直于纸面，从中性面开始计时,t时刻线圈的电动势。 所以 令 则有 e为电动势在时刻t的瞬时值， Em为电动势的最大值（峰值）． =NBSω 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时． （1）电动势按正弦规律变化 （2）电流按正弦规律变化 （3）电路上的电压按正弦规律变化 电流　　　　　　　　通过R时： 四、交流电的图像 a b c d K L A B a b c d K L A B a b c d k L A B a b c d k L A B a b c d k L A B e=Em sinωt 五、交变电流的种类 (1)正弦交流电 (2)示波器中的锯齿波扫描电压 (3)电子计算机中的矩形脉冲 (4)激光通信中的尖脉冲 BD 1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过中性面瞬间：（　　） A.线圈平面与磁感线平行； B.通过线圈的磁通量最大； C.线圈中的感应电动势最大； D.线圈中感应电动势的方向突变 2.一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311V，线圈在磁场中转动的角速度是100πrad/s。 （1）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合电路，电路中的总电阻为100Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在t=1/120时电流强度的瞬时值为多少？ 解析：本题中没有规定线圈平面在什么位置为计时起点，一般取线圈平面在中性面时为计时起点。 （1）由题意有Em=311V ，ω=100πrad/s，所以，感应电动势的瞬时值表达式为： e=Em sinωt =311sin100πt(V) （2）由欧姆定律得，电流最大值为： Im=Em/R=3.11A 通过负载的电流强度的瞬时表达式为： i=Im sinωt=3.11 sin100πt(A) 当t=1/120时，电流的瞬时值为： i= 3.11 sin(100π×1/120) (A)=1.55A 1．交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 3．交变电流的变化规律： （1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次感应电流的方向就改变一次；线圈转动一 周，感应电流的方向改变两次。 （2）大小变化规律-------按正弦规律变化： e=Emsinωt Em=NBSω叫电动势的最大值 i=Im