交流电以及其原理

1、关于交流电及其原理第1页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四交变电流的产生第2页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四一、交变电流的定义 强度和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流。实验一（1）用干电池对小灯泡供电 （2）用手摇交流发电机对小灯泡供电 操作：观察：亮度不同之处 实验二操作：在发电机输出端接上电流表 观察：电流表指针左右偏转的现象 总结：第3页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四二、交变电流的产生原理 实验一用模具介绍发电机构造 实验（分阶段的演示，对照侧视图） 第4页，共30页，2022年，5月20日，18点13分

2、，星期四（1）阶段一caB(d)(b)caB(d)(b)caB(d)(b)ab 的方向：a b cd的方向：d c总结：第5页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四（2）阶段二caB(b)(d)caB(d)(b)caB(d)(b)ab 的方向：a b cd的方向：d c总结：第6页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四（3）阶段三caB(d)(b)caB(d)(b)caB(d)(b)ab 的方向：b a cd的方向：c d总结：第7页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四（4）阶段四caB(d)(b)Bca(d)(b)caB(d)(b)ab

3、 的方向：b a cd的方向：c d总结：第8页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四总结： ab、cd边在切割磁感线时，产生的感应电动势方向始终保持一致。第9页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四caB(d)(b)caB(d)(b)caB(d)(b)caB(b)(d)caB(d)(b)caB(d)(b)caB(d)(b)caB(d)(b)caB(d)(b)caB(d)(b)Bca(d)(b)caB(d)(b)第10页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四第11页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四中性面中性面： 线圈

4、平面与磁感线垂直位置caB(d)(b)第12页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四三、交流电流的特点：1。线圈通过中性面瞬间不切割磁感线，感应电动势、感应电流为零。2。每当线圈经过中性面，感应电流方向就发生改变。第13页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四中性面设线圈平面从中性面开始转动，磁感应强度是B，角速度是(弧度/秒)， 经过时间t， ab边的长度是L1 ，ab边中的感应电动势eab=NB L1 vsint，cd感应电动势跟ab边中的大小相同，而且两边 ac边的长度是L2， ab边的线速度v= L2/2 , Bact(b)(d)第14页，共30页，

5、2022年，5月20日，18点13分，星期四讨论： 1线圈平面转到跟磁力线平行时 t=/2 eab= NB S =Em2线圈平面转到跟磁力线垂直时 t= eab=0caBt又是串联的，所以这一瞬间整个线圈中的e=2NB L1 vsint= 2NB L1 L2/2 sint= NB S sint感应电动势第15页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四四、交流电的变化规律 1线圈中感应电动势的瞬时值 e= NB S sint=Emsint （Em叫做感应电动势的最大值或峰值） 2设整个闭合电路的电阻为R，电流的瞬时值i=e/R=Imsint(Im叫做感应电流的最大值或峰值) 第1

6、6页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四3设外电路的电阻为R/， 电压的瞬时值u=i R/=Umsint （Um叫做电压的最大值或峰值） 第17页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四五、交流发电机旋转电枢式旋转磁极式构造优缺点动力来源第18页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四1.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流, 以下说法中正确的是:A、线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向 就改变一次，感应电动势方向不变B、线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C、线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感 应电流的方向都要改变一次D、线圈转动

7、一周，感应电动势和感应电流方向 都要改变一次C第19页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四2、如图100匝矩形线圈，ab=cd=0.2m, ad=bc=0.1m,磁感应强度B=1T,转速=5rad/S, 则线圈中产生的感应电动势最大值为 V,从中性面开始转动的交流电动势瞬时值为： e= V。1010sin5t 第20页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四第21页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四交变电流的产生和变化规律第22页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四一.交变电流的产生1.交变电流：大小和方向都随时间作

8、周期性变化的电流。3.中性面：线框平面与磁感线垂直位置。（2）线圈每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，线圈转一周，感应电流的方向就改变两次。（1）线圈位于中性面时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流。2.交变电流的产生：由交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速 旋转产生交变电流，每当线圈平面处于与磁感线垂直的位置 时，电流的方向发生改变。第23页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四二.交变电流的图象和变化规律1.在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动线圈里 产生的感应电动势是按正弦规律变化的。2.若从中性面开始计时，e=EmSint，其中Em=NBS 是电动势的最

9、大值，与线圈的形状、转轴的位置无关， e为瞬时值。3.若将线圈与外电阻组成闭合电路， 则电路中的电流：R两端的电压：第24页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四1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 ，属于正弦交变电流的是 。tiABCDA B DA三 例题第25页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四2 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间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是：t1时刻通过线圈的磁通量为零；t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大

10、；每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。 答案： D 例题2第26页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四3. 交流发电机工作时的电动势的变化规律为 e=EmSint，如果转子的转速n提高一倍，其它条件不变，则电动 势的变化规律将变化为：A。e=EmSin2t B. e=2EmSin2t C. e=2EmSin4t D. e=2EmSint 答案B 例题3第27页，共30页，2022年，5月20日，18点13分，星期四 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100rad/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，电路的 总电阻为100，试写出通过负载的电流强度的瞬时表 达式、在t=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？（3）线圈从中性面转过180度的过程中，电动势的最大值、 平均值分别是多少？（4）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？答案（1）e=311Sin100t （2）I=311Sin（100*1/120）=311*1/2=1.55（A）（3）E m=311V E=N/t=2NBS/198V（4）/t=311/N（Wb/s） 例题4第28页，共30页，20