交流电的产生讲义课件

1、交变电流的产生JIAO BIAN DIAN LIU DE CHAN SHENG交变电流的产生JIAO BIAN DIAN LIU DE C电流的分类恒定电流:大小和方向都不随时间变化的电流交变电流:大小和方向随时间周期性变化的电流电流的分类恒定电流:大小和方向都不随时间变化的电流交变电流:一、交变电流的产生一、交变电流的产生交流电的产生讲义课件NS交流电动机的基本结构磁极电 枢NS交流电动机的基本结构磁极电 枢线圈运动状态：逆时针匀速转动角速度： w 线速度： V初始位置：中性面任一时间t线圈平面转过角度： wtNS 中性面 V / B 最 大 = 0转动轴与磁场方向垂直线圈运动状态：NS 中

2、性面转动轴与磁场方向垂直NSSNNSVVNSSNNSVVNSSNV2VV1wtwt E=BLV(互相垂直)V1=Vsinte=BLVsin wtNSSNV2VV1wtwt E=BLV(互V2VV1V E=BLV(互相垂直) V1=Vsint e=BLVsin wtV2VV1V E=BLV(互相垂直) V2VV1 E=BLV(互相垂直) V1=Vsint e=BLVsin wt V线圈经过中性面， 感应电流方向改变。V2VV1 E=BLV(互相垂直) V2VV1V E=BLV(互相垂直) V1=Vsint e=BLVsin wtV2VV1V E=BLV(互相垂直) 二、交流的变化规律二、交流的变

3、化规律NSSNeto+NSSNeto+NSSNteo+NSSNteo+NSSNeto+NSSNeto+NSSNteo+NSSNteo+SSNeto+SSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+SSNeto+SSNeto+NSSNeto+NSSNe

4、to+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+最大值e =BLVsin wtEmteo+峰值最大值e =BLVsin wtEmteo+峰值交流电的图像 abcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB交流电的图像 abcdKLABabcdK LABabcdk2、交变电流的变化规律e=nBssint=Emsint(从中性面开始计时)e=nBscost=Emcost(从BS开始计时)

5、i=(nBs/R)sint=Imsint(从中性面开始计时)i=(nBs/R)cost=Imcost(从从BS开始计时)u=Umsint(从中性面开始计时)u=Umcost(从从BS开始计时)(1)感应电动势:(2)感应电流:(3)外电路电阻两端的电压:2、交变电流的变化规律e=nBssint=Emsint 1.建立交流电的瞬时方程必须首先确定Em、，同时注意起始位置（是从中性面开始是正弦曲线，e=Emsint;从垂直中性面开始是余弦曲线，e=Emcost）.2.由Em=N2BL1v=NBL1L2=NBS=Nm可知，峰值Em与线圈的面积有关。而与垂直于磁场方向的转动轴的位置无关，与线圈的形状也

6、无关。3.转速对交变电流的影响：由e=NBSsint可知，当转速增大时，角速度也增大，使得感应电动势随之增大，同时交变电流的变化也加快。 1.建立交流电的瞬时方程必须首先确定Em、，同时注意起始3、交变电流的种类(1)正弦交流电(2)示波器中的锯齿波扫描电压(3)电子计算机中的矩形脉冲(4)激光通信中的尖脉冲3、交变电流的种类(1)正弦交流电(2)示波器中的锯齿波扫描（1）发电机的基本组成：用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）用来产生磁场的磁极（2）发电机的基本种类旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子（1）发电机的

7、基本组成：无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不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；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： D2 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3. 交流发电机工作

8、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33. 交流发电机工作时的电动势的变化规律为 6. 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？答案（1）e=311S

9、in100t(V) （2）I=3.11Sin（1001/120）=3.111/2=1.55（A） 6. 一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势 公式 e =Em sin wt i =Im sin wt图形交变电流是按正弦规律变化的，叫做正弦式电流。e(i)to+(线圈处于中性面位置时开始计时) 公式 e =Em sin三 交 流 的 描 述三 交 流 的 描 述周期:完成一个周期性变化所用的时间。 符号:T 单位:秒 频率:交流在1s内完成周期性变化的次数。 符号:f 单位:赫兹(Hz) T=1/f f=1/T市电:f=50HZ T=0.02S周期:完成一个周期性变化所用的时间。市电:f=

10、50HZ TTe(i)to+变化状态完全相同的两点间的时间(t)为一个周期(T)Te(i)to+变化状态完全相同的两点间的时间(t)为一个周四、交流的有效值四、交流的有效值甲、乙图中电炉烧水,设壶材料相同、水质量相等、水的初温相同若直流电源用10分钟把水烧开，而第二次用交流电时也用10分钟把水烧开情景：甲、乙图中电炉烧水,设壶材料相同、水质量相等、水的初温相同交流的有效值（根据电流的热效应规定） 使交流和直流分别通过相同阻值的电阻，并且在相同时间里产生的热量相等，这个直流的电压、电流值，就是交流的电压.电流的有效值.交流的有效值（根据电流的热效应规定） 使交流有效值与最大值的关系 E=Em /

11、 2 0.707 Em U=Um / 2 0.707 Um I=Im / 2 0.707 Im E：电动势 ：电流 ：电势注意：非正弦（非余弦）交流电无此关系，必须按有效值的定义进行推导。有效值与最大值的关系 E=Em / 2 关于有效值的说明 1、通常所说照明电路的电压是220v,指的是交流的有效值。 2、各种使用交流的电器设备的铭牌上所标的额定电流和额定电压的数值都是它的有效值。 3、交流电压表和电流表所测的数值也是有效值。 4、如果没有特别说明，一般说到交流的电动势、电压、电流或计算电功率，电热时指的都是有效值。 5、通常电容器所标的耐压值指的是最大值，保险丝的熔断电流指的是有效值关于有

12、效值的说明峰值、有效值、平均值在应用上的区别 峰值是交流电变化中的最大瞬时值，在判断电容器是否会被击穿时，需考虑交流电的峰值是否超过电容器的额定电压。 有效值是按热效应来定义的，对于一个确定的交流来说，其有效值是一定的。 平均值是由公式 确定的，其值大小由某段时间磁通量的变化量来决定，在不同的时间段里是不相同的。如对正弦交流，其正半周或负半周的平均电动势大小为 ,而一周期内的平均电动势却为零。 在计算交流电通过电阻产生的热量、热功率时，只能用有效值，而不能用平均值。在计算通过导体的电量时，只能用平均值，而不能用有效值。 峰值、有效值、平均值在应用上的区别 平均值是由公式 二、表征交变电流变化快

13、慢的物理量 、周期T：电流完成一次周期性变化所用的时间。单位：s .、频率f：一秒内完成周期性变化的次数。单位：Z.、角频率：就是线圈转动的角速度。单 位：rad/s.、角速度、频率、周期的关系二、表征交变电流变化快慢的物理量 、周期T：电流完成一次周1如图1114所示电路中，已知交流电源电压u200 sin100t V，电阻R100 ，则电流表和电压表的示数分别为 () 图11A1.41 A,200 VB1.41 A,141 VC2 A,200 VD2 A,141 VB1如图1114所示电路中，已知交B学之用学之用答案：D答案：D3如图1116所示，n50匝的矩形线圈abcd，边长ab20

14、cm，bc25 cm，放在磁感应强度B0.4 T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈的中轴线OO匀 图 1116速转动，转动角速度50 rad/s，线圈的总电阻r1 ，外电路电阻R9 .试求：(1)线圈在图示位置(线圈平面与磁感线平行)时感应电动势的大小；(2)1 min时间内电阻R上产生的热量Q.3如图1116所示，n50匝的答案：(1)50 V(2)6.75103 J讨论： 求解线圈转过90O过程中通过某截面的电量答案：(1)50 V(2)6.75103 J讨论： 求解练习1、如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。 练习1、如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。

15、2、如图所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感强度B= T，线框的CD边长为20cm，CE、DF长均为10cm，转速为50r/s，若从图示位置开始计时，（1）写出线框中感应电动势的瞬时值表达式。（2）若线框电阻r=3,再将AB两端接“6V，12W”灯泡，小灯泡能否正常发光？若不能，小灯泡实际功率多大？ 所以电动势瞬时表达式应为 拓展：四分之一周期时间内通过某截面电量2、如图所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕AB所以电小结：一、表征交变电流大小物理量 1、瞬时值：e I u2、最大值（峰值）: Em Im Um3、有效值: E I U正弦交流电的有效值与峰值

16、之间的关系是小结：一、表征交变电流大小物理量 二、表征交变电流变化快慢的物理量 、周期T：电流完成一次周期性变化所用的时间。单位：s .、频率f：一秒内完成周期性变化的次数。单位：Z.、角频率：就是线圈转动的角速度。单 位：rad/s.、角速度、频率、周期的关系注意：当转速的单位为r/s（转/秒）时，转速与频率的数值相等。二、表征交变电流变化快慢的物理量 、周期T：电流完成一次周Im0T/2Ti/At/s例题2:如图是正弦式电流经半波整流后的波形，电流的最大值为Im，试计算它的有效值？直流电IIm0T/2Ti/At/s例题2:如图是正弦式电流经半波整流例：如图表示一交流电流随时间变化的图像，求此交流的有效值。 例：如图表示一交流电流随时间变化的图像，求此交流的有效值。 一、线圈在磁场中周期性作切割磁力线运动，产生交变电流。线圈每经过一次中性面，感生电流的方向就改变一次，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。 小结一、线圈在磁场中周期性作切割磁力线运动，产生交变电流。线圈每图形:二、交变电流可以用公式和图示来描述 公式： e =Em si