1、5.1 交变电流课件 1 1理解交变电流的产生原理，知道什么是理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。中性面。 2 2掌握交变电流的变化规律及表示方法。掌握交变电流的变化规律及表示方法。 3 3理解交变电流的瞬时值和最大值及中性理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。面的准确含义。判一判：判一判： 在如图所示的几种电流随时间变化的在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是图线中，属于交变电流的是 。一、阅读课本一、阅读课本 初步感知初步感知阅读课本第一自然段，思考并回答：阅读课本第一自然段，思考并回答： 恒定电流、直流电、交变电流的区别是什么？恒定电流、直流电、交变电流
2、的区别是什么？A B DA B DtiABCD直流电直流电(DC)(DC)电流方向不随时间而改变电流方向不随时间而改变一、交变电流一、交变电流按下图所示进行实验按下图所示进行实验演示演示一、交变电流一、交变电流(AC)(AC) 矩形矩形线圈线圈在在匀强磁场匀强磁场中绕中绕垂直于磁场的轴垂直于磁场的轴匀速转动。匀速转动。 二、交变电流的产生二、交变电流的产生根据上面的示意图，思考以下问题：根据上面的示意图，思考以下问题：1 1、线圈转动过程中，哪些边会产生电动势？、线圈转动过程中，哪些边会产生电动势？2 2、当线圈转到什么位置时，线圈中没有电动势（电流），转到什么位置时，、当线圈转到什么位置时，
3、线圈中没有电动势（电流），转到什么位置时，线圈中电动势（电流）最大？在这些位置，线圈的磁通量有何特点？线圈中电动势（电流）最大？在这些位置，线圈的磁通量有何特点？3 3、在线圈由甲转到乙的过程中，、在线圈由甲转到乙的过程中，ABAB边中电流向哪个方向流？在线圈由丙转边中电流向哪个方向流？在线圈由丙转到丁的过程中，到丁的过程中，ABAB边中电流向哪个方向流？边中电流向哪个方向流？ 请独立思考后，小组内交流，达成一致意见后，代表发言、展示。请独立思考后，小组内交流，达成一致意见后，代表发言、展示。ab边、边、cd边边画一画：画一画：为了能更方便地分析、说明问题，请将为了能更方便地分析、说明问题，请
4、将立体图转化为平面图，画到你的练习本上。立体图转化为平面图，画到你的练习本上。 二、交变电流的产生二、交变电流的产生S B S B 最大最大 E=0 E=0 I=0I=0 中性面中性面S B S B =0=0E E最大最大I I最大最大方向方向 a a到到b bS B S B 最大最大 E=0 , E=0 , I=0I=0 中性面中性面S B S B =0=0E E最大最大I I最大最大方向方向 b b到到a a甲想一想：想一想： 线圈转动一周，多少次经过中性面线圈转动一周，多少次经过中性面?电流方电流方向改变多少次向改变多少次? 中性面中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面。：线圈平面
5、与磁感线垂直的位置叫做中性面。 特点：特点：（1 1）线圈经过）线圈经过中性面中性面时，穿过线圈的时，穿过线圈的磁通量最大磁通量最大，但磁通量，但磁通量的变化率为零（的变化率为零（ abab和和cdcd边都不切割磁感线），线圈中的边都不切割磁感线），线圈中的电电动势为零，电流为零。动势为零，电流为零。（2 2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周一周，两次两次经过中性面，电流方向改变经过中性面，电流方向改变两次两次 如图所示，矩形线圈如图所示，矩形线圈abcdabcd在匀强磁场在匀强磁场B B中绕垂直于磁场的对中绕垂直于磁场的对称轴以角速度
6、称轴以角速度匀速转动，设匀速转动，设abab、cdcd边长为边长为L L1 1，adad、bcbc边长为边长为L L2 2， abab和和cdcd边垂直于纸面，转轴为边垂直于纸面，转轴为O O以线圈经过中性面开始计时。以线圈经过中性面开始计时。则经时间则经时间t tO1、线圈与中性面的夹角是多少？、线圈与中性面的夹角是多少？ 2、ab边的速度是多大？边的速度是多大？ 3、 ab边的速度方向与磁场方向夹角多边的速度方向与磁场方向夹角多大？大？4、 ab边产生感应电动势多大？边产生感应电动势多大？5、线圈中产生的感应电动势多大？、线圈中产生的感应电动势多大？v1v2tL2/2t请各小组讨论后选代表
7、回答。请各小组讨论后选代表回答。tLBLBLveabsin221三交变电流的变化规律三交变电流的变化规律 tBStLBLsinsin22e21 成立条件成立条件：转轴垂直匀强磁场，经转轴垂直匀强磁场，经中性面中性面时开始计时时开始计时 （1）电动势按正弦规律变化电动势按正弦规律变化tEemsin（2 2）电流按正弦规律变化）电流按正弦规律变化 tIimsin（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 tUumsin 电流通过R时： tIimsin.RIUiRumm，e e为电动势在时刻为电动势在时刻t t的的瞬时值瞬时值，E Emm为电动势的为电动势的最大值最大值- -峰
8、值峰值则有 tEemsinBSEm令 四、交流电的四、交流电的图像图像 五、交变电流的种类五、交变电流的种类1 1、交变电流交变电流：大小和方向大小和方向都随时间作周期性都随时间作周期性变化的变化的电流。电流。3 3、交变电流的变化规律：、交变电流的变化规律：（1 1）方向变化规律方向变化规律-线圈平面每经过线圈平面每经过中性面中性面一次，一次，感应电流的感应电流的方向就改变方向就改变一次；线圈转动一次；线圈转动一周一周，感应电，感应电流的方向改变流的方向改变两次两次。 （2 2）大小变化规律）大小变化规律-按按正弦规律正弦规律变化：变化： e=Emsint Em=NBS i=Imsint I
9、m=Em/R u=Umsint Um=ImR 小结小结2、矩形矩形线圈线圈在在匀强磁场匀强磁场中绕垂直于磁场的轴中绕垂直于磁场的轴匀速转动匀速转动瞬瞬时时值值最最大大值值1. 1. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈abab边长为边长为20cm20cm，adad边长为边长为10cm10cm，磁感应强度，磁感应强度 B=0.01TB=0.01T，线圈的转速，线圈的转速n=50r/sn=50r/s，求：电动势，求：电动势的最大值及对应的线圈位置。的最大值及对应的线圈位置。0.0628V 0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。线圈平面与磁场方向平行。 课堂练习
10、课堂练习课堂练习课堂练习 3、 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，线圈在磁场中转动的角速度100rad/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合电路，电路的）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的 总电阻总电阻为为100，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在t=1/120s时时电流强度的瞬时值为多少？电流强度的瞬时值为多少？（3）线圈从中性面转过）线圈从中性面转
11、过180度的过程中，电动势的最大值、平均度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？值分别是多少？（4）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？答案答案（1）e=311Sin100t （2）I=3.11Sin（100*1/120）=3.11*1/2=1.55（A）（3）E m=311V E=N/t=2NBS/198V（4）/t=311/N（Wb/s）课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习4、一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动,线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示,下面说法中正确的是（ ）A.t1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C.t3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值最小et0t1t2t3t4Em-Em交流发电机简介说明说明: :交流发电机有两种，即交流发电机有两种，即 和和其中转动的部分叫其中转动的部分叫，不动的部分叫不动的部分叫发电机转子是发电机转子是由由、或其它动力或其它动力机带动机带动旋转磁极式旋转磁极式旋转电枢式旋转电枢式转子转子定子定子水轮机水轮机蒸汽轮机蒸汽轮机
