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第1 讲 交变电流的产生和描述
一、正弦式交变电流
1.产生
线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动.
2.两个特殊位置的特点
Δ Φ
S B e i
(1)线圈平面与中性面重合时, ⊥ ,Φ 最大, =0, =0, =0,电流方向将发生改
Δ t
变.
Δ Φ
S B e i
(2)线圈平面与中性面垂直时, ∥ ,Φ=0, 最大, 最大, 最大,电流方向不改变.
Δ t
3.电流方向的改变
一个周期内线圈中电流的方向改变两次.
4.交变电动势的最大值
E nBS
= ω,与转轴位置无关,与线圈形状无关.
m
5.交变电动势随时间的变化规律
e nBS t
= ωsin ω .
自测1 (多选)关于中性面,下列说法正确的是( )
A.线圈在转动中经中性面位置时,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零
B.线圈在转动中经中性面位置时,穿过线圈的磁通量为零,磁通量的变化率最大
C.线圈每经过一次中性面,感应电流的方向就改变一次
D.线圈每转动一周经过中性面一次,所以线圈每转动一周,感应电流的方向就改变一次
答案 AC
二、描述交变电流的物理量
1.周期和频率
2π 1
T T
(1)周期 :交变电流完成1 次周期性变化所需要的时间,单位是秒(s).表达式为 = =
ω n
n
( 为转速).
f
(2)频率 :交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数,单位是赫兹(Hz).
1 1
T f
(3)周期和频率的关系: = 或 = .
f T
2.交变电流的瞬时值、最大值、有效值和平均值
1
(1)瞬时值:交变电流某一时刻的值,是时间的函数.
(2)最大值:交变电流或电压所能达到的最大的值.
(3)有效值:让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻,如果在交流的一个周期内它
们产生的热量相等,就可以把恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值.
(4)正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系
I U E
I m U m E m
= , = , = .
2 2 2
(5)交变电流的平均值:
Δ Φ nΔ Φ
E n I
= , = .
R r
Δ + Δ
自测2 (多选)图 1 甲为交流发电机的原理图,正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线
OO
的轴 ′匀速转动,电流表为理想交流电表,线圈中产生的交变电流随时间的变化如图乙
所示,则( )
图1
A.电流表的示数为10 A
B.线圈转动的角速度为50 rad/s
C.0.01 s 时线圈平面和磁场平行
D.0.01
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