第2节交变电流是怎样产生的(鲁科版)

1、第2节 交变电流是怎样产生的1.1.交流发电机交流发电机用来产生感应电动势的用来产生感应电动势的线圈线圈（电枢）（电枢）用来产生磁场的用来产生磁场的磁极磁极交流发电机模型的原理简图交流发电机模型的原理简图滑环和电刷滑环和电刷电电刷刷滑环滑环旋转旋转电枢式电枢式发电机发电机旋转旋转磁极式磁极式发电机发电机无论哪种发电机，转动的部分都叫做无论哪种发电机，转动的部分都叫做转子转子，固定不动，固定不动的部分叫做的部分叫做定子定子区别：前者，感应电动势不能很高；后者区别：前者，感应电动势不能很高；后者, ,能克服能克服上述缺点上述缺点, ,提供很高的电压提供很高的电压. .大型发电机大多是旋大型发电机大

2、多是旋转磁极式转磁极式. .两种发电机的比较两种发电机的比较实验现象：表头的指针左右摆动实验现象：表头的指针左右摆动. .交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流思考：这样的交变电流是怎样产生的？思考：这样的交变电流是怎样产生的？为了能更方便地说明这个问题为了能更方便地说明这个问题, ,我们将立体图转化我们将立体图转化为平面图来分析为平面图来分析. . 特点特点: : BS BS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 中性面中性面没有边切割磁感线没有边切割磁感线abcd甲甲特点特点: : BSBS， =0=0，E E最大，最大

3、，I I最大，最大，感应电流方向感应电流方向a ab bc cd d乙乙abab、dcdc边垂直切边垂直切割磁感线，割磁感线，特点特点: : BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 中性面中性面没有边切没有边切割磁感线割磁感线丙丙dcba特点特点: : BSBS， =0=0，E E最大，最大，I I最大，最大， 感应电流方向感应电流方向d dc cb ba aabab、dcdc边垂直切割边垂直切割磁感线磁感线丁丁开始新的周期开始新的周期戊戊abcd设正方形线圈的边长为设正方形线圈的边长为L L，在匀强磁场，在匀强磁场B B中绕垂直于磁中绕垂直于磁场的对称轴以角速度场的对

4、称轴以角速度匀速转动，如图所示，匀速转动，如图所示，abab和和cdcd边垂直于纸面边垂直于纸面, ,转轴为转轴为OOOO1.1.线圈转动一周，电流方向改线圈转动一周，电流方向改变多少次？变多少次？2.2.线圈转到什么位置时磁通量线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势是最大最大？这时感应电动势是最大还是最小？还是最小？3.3.线圈转到什么位置时磁通量线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最大最小？这时感应电动势是最大还是最小？还是最小？回答问题：回答问题：正弦交变电流的图像正弦交变电流的图像EmeoEmT T2 2tt t232中性面中性面：线圈平面与磁感线：线圈平面与磁感线垂直

5、垂直的位置叫做中性面的位置叫做中性面（1 1）线圈经过中性面时，穿过线圈的）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大磁通量最大，但但磁磁abab和和cdcd边都不切割磁感线边都不切割磁感线( (通量的通量的变化率为零变化率为零），线），线圈中的电动势为零圈中的电动势为零（2 2）线圈每经过中性面）线圈每经过中性面1 1次，感应电流的方向就改变次，感应电流的方向就改变1 1次；线圈每转过次；线圈每转过1 1周，周，两次两次经过中性面，感应电流的方经过中性面，感应电流的方向就变化向就变化2 2次次. .另外另外, ,因为感应电流是感应电动势提供的，因为感应电流是感应电动势提供的，所以线圈转动所产生的

6、感应电动势也是随时间做周期性所以线圈转动所产生的感应电动势也是随时间做周期性变化的变化的. .感应电动势随时间做周期性变化究竟遵循怎样的规律呢？感应电动势随时间做周期性变化究竟遵循怎样的规律呢？3.3.交变电流的变化规律交变电流的变化规律由上面两式可得由上面两式可得又又且且、串联，所以整个线圈产生的电动势串联，所以整个线圈产生的电动势：令令则则表示电动势的瞬时值表示电动势的瞬时值，表示电动势能达到的最大值表示电动势能达到的最大值tvBleabsin122lvtlBleabsin221cdabee tBstlBleeecdabsinsin21BsEmtEemsineBsEm如有如有N N匝线圈，

7、则匝线圈，则NBsEm成立条件：成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面开始计转轴垂直匀强磁场，经中性面开始计时时设设线圈和线圈和电阻构成闭合回路，总电阻为电阻构成闭合回路，总电阻为R R，则电路中电流：则电路中电流：REImm令令则则表示电流的最大值表示电流的最大值 设设外电路的电阻为外电路的电阻为 ，由欧姆定律可知路端电压为，由欧姆定律可知路端电压为 RRIUmm表示电压的最大值表示电压的最大值tREReimsintIimsintRIumsintUumsin则则eomEtiomItuomUt正弦交变电流的图像正弦交变电流的图像大小变化规律大小变化规律按正弦规律变化：按正弦规律变化： 叫电动势的

8、最大值叫电动势的最大值 叫电流的最大值叫电流的最大值 叫电压的最大值叫电压的最大值1.1.交流发电机交流发电机：旋转磁极式旋转磁极式 旋转电枢式旋转电枢式. . 2.2.交变电流的产生原理及变化规律：交变电流的产生原理及变化规律：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，感应电流一次，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次. . 如有如有N N匝线圈，则匝线圈，则NBsEmmeE sin tmEBsmiI sin tmmEIRmuU sin tmmUI R1.1.交流发电机有两种，即交

9、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 . .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2.2.当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都不切割磁感当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流线，线圈中没有感应电流, ,这样的位置叫做这样的位置叫做线线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变 次，次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变因此线圈转动一周，感应电流方向改变次次3.3.线圈从中性面开始转动线圈从中性面开始转动, ,角速度是角速度是，线圈中的感应电，线圈中的感应电动势的峰值是动势的峰值是E Em m, ,那么在任一时刻那么在任一时刻t t感应电动势的瞬时值感应电动势的瞬时值e e为为 若线圈电阻为，则感应电流的瞬时若线圈电阻为，则感应电流的瞬时值值i i为为中性面中性面1 12 2mE sin tmEs intR5. 5. 交流发电机工作时的电动势的变化规律为交流发电机工作时的电动势的变化规律为 , ,如果转子的转速如果转子的转速n n提高一倍，其他条件不变，则电动