认识交变电流

1、认识交变电流认识交变电流(1)(1)内容：电路中感应电动势的大小内容：电路中感应电动势的大小E，跟穿，跟穿过这一电路的磁通量的变化率过这一电路的磁通量的变化率 成正比。成正比。(2)(2)公式：公式：ttnE 磁磁电电磁通量变化磁通量变化只要闭合电路的只要闭合电路的磁通量发生变化磁通量发生变化，闭合电，闭合电路中就有路中就有感应电流产生感应电流产生2-1、认识交变电流电流电流方向不变方向不变的电流称为直流的电流称为直流强弱和方向强弱和方向都都随时间周期性变化随时间周期性变化的电流叫的电流叫做交变电流，简称交流。做交变电流，简称交流。0 0 t t1 1 t t2 2 t t3 3 t t4 4

2、 t i 这是按正弦规律变化的交变电流，称为这是按正弦规律变化的交变电流，称为正弦交流电正弦交流电 一、交变电流一、交变电流工具：示波器（观察波形图）工具：示波器（观察波形图）常见交流电的波形常见交流电的波形正弦波正弦波尖波尖波矩形波矩形波锯齿波锯齿波例在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属例在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是于交变电流的是 。tiABCDA B D二、交变电流的产生二、交变电流的产生实验现象实验现象1) 观察到的实验现象？观察到的实验现象？两个发光二极管交替闪亮两个发光二极管交替闪亮2)2)说明了什么问题？说明了什么问题？说明电流的大小和方向都在变化

3、，产生了交流电说明电流的大小和方向都在变化，产生了交流电交流电是由交流电是由交流发电机交流发电机产生的。产生的。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何时磁通量最大？何时磁通量最小？何时磁通量最大？何时磁通量最小？何时电动势最大？何时电动势最小？何时电动势最大？何时电动势最小？线圈中的电流大小和方向如何变化？线圈中的电流大小和方向如何变化？看完了整个转动过程，请总结规律。看完了整个转动过程，请总结规律。(甲甲) BSBS，最大最大，各边，各边不切割不切割磁感线，磁感线，无感应电无感应电流流这个位置称为这个位置称为 中性面中性面E=0 , I=0

4、E=0 , I=0，有最大值有最大值BSBS，=0=0，a a（b b）d d（c c）垂直切割垂直切割， E E最大最大, ,感应电流感应电流最最大大, ,电流方向电流方向a ab b该面称为该面称为峰值面峰值面(乙乙)为了能更方便地说明第个问题，我们将立体图转为了能更方便地说明第个问题，我们将立体图转化为平面图来分析。化为平面图来分析。线圈在转动过程中，线圈在转动过程中，电路中电流的大小电路中电流的大小和方向都在不断改和方向都在不断改变，交变电流就是变，交变电流就是这样产生的。这样产生的。abcd电流增大电流增大abcd电流减小电流减小dcba电流增大电流增大dcba电流减小电流减小总结：

5、总结：两个特定位置的特点两个特定位置的特点图示图示概念概念中性面位置中性面位置与中性面垂直的位置与中性面垂直的位置线圈转动线圈转动一周一周电流方向改变电流方向改变两两次次例例1 1矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是转动时产生了交变电流，下列说法正确的是( () )A A当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B B当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零为零C C每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向

6、每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次就改变一次D D线框经过中性面时，各边不切割磁感线线框经过中性面时，各边不切割磁感线CD练习练习2 2：一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈：一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随时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，下面说法中正确的是：间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是：A.A.t t1 1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.B.t t2 2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.C.t t3 3时刻通过线圈的磁通

7、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.D.每当每当e e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。都为最大。 D练习练习3：某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的：某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量磁通量随时间的变化规律可用图象表示，那么在随时间的变化规律可用图象表示，那么在图中（图中（ ）At1和和t3时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大Bt2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零Ct3时刻，线圈中的感应电动势为零时刻，线圈中的感应电动势为零Dt4时刻，线圈中的感应

8、电动势达最大值时刻，线圈中的感应电动势达最大值CDabab、dcdc边长边长L L ; ;adad、bcbc边长边长L L ; ;磁感应强度为磁感应强度为B ;B ;角速度为角速度为. .tNBSesin表达式表达式RtNBSisine=BS sin te随时间而变化随时间而变化,不同时刻有不现的不同时刻有不现的数值数值,某时刻的电动势的值叫某时刻的电动势的值叫瞬时值瞬时值.线圈有线圈有N匝时匝时,可见在匀强磁场中，匀速转动的线圈中产生的感可见在匀强磁场中，匀速转动的线圈中产生的感应电动势是按正弦规律变化的。这样的交变电流应电动势是按正弦规律变化的。这样的交变电流叫叫正弦交流电正弦交流电.设整

9、个回路的电阻为设整个回路的电阻为R，则电路的感应电流为，则电路的感应电流为 瞬时值瞬时值由表达式由表达式e=BS sin t可知可知最大值（峰值）最大值（峰值）Em=_;用用R表示闭合电路的总电阻，用表示闭合电路的总电阻，用Im表示峰值，表示峰值，i 表示感应电流的瞬时值，则表示感应电流的瞬时值，则Im=NBS /R i=Imsint 当线圈转到线圈平面和磁感线平行时当线圈转到线圈平面和磁感线平行时,电动势电动势最大最大.NBSEm=NBS，即仅由匝数，即仅由匝数N，线圈面积，线圈面积S，磁感强，磁感强度度B和角速度和角速度四个量决定。与轴的具体位置，四个量决定。与轴的具体位置，线圈的形状及线

10、圈是否闭合无关线圈的形状及线圈是否闭合无关.如果把线圈和电阻组成闭合电路，设线圈的电阻为如果把线圈和电阻组成闭合电路，设线圈的电阻为r，外，外接电阻为接电阻为R，则电路的外电压的瞬时值为，则电路的外电压的瞬时值为 R外SE rR=R外+rtRIRiumsin即u=Umsint eoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt t交流电的图像交流电的图像 开始位置开始位置名名 称称公公 式式图图 象象中性面中性面瞬时电动势瞬时电动势瞬时电流瞬时电流瞬时电压瞬时电压eEm-Emt0iIm-Imt0uUm-Umt0 1、如图所示，面积均为、如图所示，面积均为

11、S的单匝线圈绕其对称轴或中心的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场轴在匀强磁场B中以角速度中以角速度匀速转动，能产生正弦交变匀速转动，能产生正弦交变电动势电动势eBSsin t的图是的图是 ()A2 2、某、某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的交变电流现在该发电机出现国照明电网相同的交变电流现在该发电机出现了故障，转子匀速转动时的转速只能达到正常工了故障，转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半，则它产生的交变电动势随时间变化作时的一半，则它产生的交变电动势随时间变化的图象是（的图象是（ ）B3 3. .矩形线圈在匀强磁场中匀速转动

12、产生的电动矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势势et图象如图所示，则图象如图所示，则( () )A At t1 1、t t3 3时刻线圈通过中性面时刻线圈通过中性面B Bt t2 2、t t4 4时刻线圈中磁通量最大时刻线圈中磁通量最大C Ct t1 1、t t3 3时刻线圈中磁通量变化率最大时刻线圈中磁通量变化率最大D Dt t2 2、t t4 4时刻线圈平面与中性面垂直时刻线圈平面与中性面垂直AD4 4、矩形线圈在匀强磁场中匀、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的速转动，所产生的交变电流的图象如图所示，下列说法中正图象如图所示，下列说法中正确的是确的是( () )A A在在

13、t t1 1、 t t3 3时刻线圈处于中性面位置时刻线圈处于中性面位置B B在在t t2 2 、t t4 4时刻穿过线圈的磁通量为零时刻穿过线圈的磁通量为零C C在在t t1 1时刻到时刻到t t4 4时刻线圈转过的角度为时刻线圈转过的角度为D D若从若从0 0时刻到时刻到t t4 4时刻经过时刻经过0.02s0.02s，则在，则在1s1s内交变电流的内交变电流的方向改变方向改变100100次次D5.有一个正方形线圈的匝数为有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为匝，边长为20cm，线圈，线圈总电阻为总电阻为1，线圈绕，线圈绕OO轴以轴以n=300r/min的转速匀速转的转速匀速转动，如图，匀

14、强磁场的磁感应强度为动，如图，匀强磁场的磁感应强度为0.5T，当线圈平面，当线圈平面通过中性面时开始计时，试求：通过中性面时开始计时，试求：(1)线圈中瞬时感应电动势的表达线圈中瞬时感应电动势的表达式；式；(2)由由t=0到到t=T/2过程中的平均感应过程中的平均感应电动势的大小？在此过程中通过电动势的大小？在此过程中通过线圈某一截面的电荷量？线圈某一截面的电荷量？(3)若线圈平面平行磁感线时开始若线圈平面平行磁感线时开始计时，求线圈在计时，求线圈在t=T/6时刻的电动时刻的电动势大小；势大小；6.(20126.(2012潍坊模拟潍坊模拟) )如图所示，单匝矩如图所示，单匝矩形线圈的一半放在具

15、有理想边界的匀强形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线磁场中，线圈轴线OOOO与磁场边界重合，与磁场边界重合，线圈绕线圈绕OOOO轴逆时针匀速转动，轴逆时针匀速转动，t=0t=0时时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿方向沿adcbaadcba为正方向，则线圈内感应为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是电流随时间变化的图象是( )( )A7.(20127.(2012厦门模拟厦门模拟) )如图所示如图所示, ,矩形线圈矩形线圈abcdabcd在匀强磁场在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P P1 1和和P

16、P2 2以相同的角速度以相同的角速度匀速转动匀速转动, ,当线圈平面转到与磁场方向平行时当线圈平面转到与磁场方向平行时( )( )A.A.线圈绕线圈绕P P1 1转动时的电流等于绕转动时的电流等于绕P P2 2转动时转动时的电流的电流B.B.线圈绕线圈绕P P1 1转动时的电动势小于绕转动时的电动势小于绕P P2 2转动转动时的电动势时的电动势C.C.线圈绕线圈绕P P1 1和和P P2 2转动时电流的方向相同转动时电流的方向相同, ,都是都是abcdabcdD.D.线圈绕线圈绕P P1 1转动时转动时dcdc边受到的安培力大于边受到的安培力大于绕绕P P2 2转动时转动时dcdc边受到的安培

17、力边受到的安培力A变式训练8如图甲所示，一矩形线圈如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁放置在匀强磁场中，并绕过场中，并绕过ab、cd中点的轴中点的轴OO以角速度以角速度逆时针匀速逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角转动若以线圈平面与磁场夹角45时时(如图乙如图乙)为计为计时起点，并规定当电流自时起点，并规定当电流自a流向流向b时电流方向为正则时电流方向为正则图的四幅图中正确的是图的四幅图中正确的是( () )D9 瞬时值表达式的书写瞬时值表达式的书写如图如图4所示，图线所示，图线a是是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转

18、速后，所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是的说法正确的是 ( )A在图中在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零时刻穿过线圈的磁通量均为零B线圈先后两次转速之比为线圈先后两次转速之比为3 2C交流电交流电a的瞬时值表达式为的瞬时值表达式为u10sin 5t (V)D交流电交流电b的最大值为的最大值为5 VBC10.矩形线圈的匝数为矩形线圈的匝数为50匝匝，在匀强磁场中绕垂直于，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随

19、时间的变化规律如图变化规律如图4所示，下列结论正确的是所示，下列结论正确的是()A.在在t0.1s和和t0.3s时，电动势最大时，电动势最大B.在在t0.2s和和t0.4s时，电动势改变方向时，电动势改变方向C.电动势的最大值是电动势的最大值是157VD.在在t0.4s时，磁通量的变化率为零时，磁通量的变化率为零C强弱和方向强弱和方向都都随时间周期性变化随时间周期性变化的电流叫的电流叫做交变电流，简称交流。做交变电流，简称交流。0 0 t t1 1 t t2 2 t t3 3 t t4 4 t i 这是按正弦规律变化的交变电流，称为这是按正弦规律变化的交变电流，称为正弦交流电正弦交流电 一、交变电流一、交变电流常见交流电的波形常见交流电的波形正弦波正弦波尖波尖波矩形波矩形波锯齿波锯齿波例在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属例在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是于交变电流的是 。tiABCDA B D二、交变电流的产生二、交变电流的产生(甲甲)