交变电流教学课件

交变电流第一节交变电流方向随时间变化的电流,简称交流交变电流：直流电:方向不变的电流交流电种类正余弦交流电：恒定电流:大小方向都不变的电流AA课后反思：不要试图在图上比画电流方向的改变，有点难，直接说这样产生的就是正玄交流电第一节交变电流哪些位置切割产生的电动势最大？AB和CD已、丁思考：哪些边在切割产生电动势？哪些位置切割产生的电动势最小？甲、丙课后反思：不要试图在图上比画电流方向的改变，有点难，直接说这样产生的就是正玄交流电第一节交变电流E==2BLABV=2BLABω2LAD1=BSω思考:此时线圈切割产生电动势E=？线圈在匀强磁场B里以ω匀速转动BLABV+BLCDV思考：经过时间t转了θ角的电动势Et=？BADCBωθ=ωt如果有N匝，E=NBSω课后反思：不要试图在图上比画电流方向的改变，有点难，直接说这样产生的就是正玄交流电第一节交变电流BADθEt=2BLABV____cosθteVV线圈在匀强磁场B里以ω匀速转动BADCBωθ=ωtE==2BLABV=2BLABω2LAD1=BSω思考:此时线圈切割产生电动势E=？BLABV+BLCDV=2BLABωcosωt2LAD1=BSωcosωt如果有N匝，E=NBSω课后反思：不要试图在图上比画电流方向的改变，有点难，直接说这样产生的就是正玄交流电正余弦交流电产生条件:匀强磁场、转轴必须和磁场垂直匀速转动、二匀一轴B第一节交变电流E感的值与线圈的形状和转轴的位置没有关系思考：前两个电动势的值哪个大？E=NBSω思考:下列四个线圈中能产生感应电流的是哪几个？思考：当线圈转到

位置时线圈中没有电流？转到

位置时线圈中电流最大？他们的磁通量怎么变化？tItΦ甲乙丙

丁从甲位置开始，电流按什么规律变化？甲、丙已、丁磁通量最大的时候，电流为零电流为零的面叫中性面一、交变电流二、交变电流的产生1.正弦式交变电流的产生条件：将闭合矩形线圈置于________磁场中，并绕________磁场方向的轴________转动。如图1所示。匀强垂直匀速第一节交变电流(二匀一轴)(1)中性面：线圈平面与磁感线________时的位置。(S⊥B位置，如图1中的甲、丙)①线圈处于中性面位置时，穿过线圈的Φ________，但线圈中的电流为_______。②线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流的方向都要改变，线圈转动一周，感应电流的方向改变______次。(2)垂直中性面位置(S∥B位置，如图1中的乙、丁)此时穿过线圈的Φ为_____，电流_____。2.两个特殊位置垂直最大零两零最大tI极值面思考判断 (1)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流。() (2)线圈在通过中性面时磁通量最大，电流也最大。(

) (3)线圈在通过垂直中性面的平面时电流最大，但磁通量为零。(

) (4)线圈在通过中性面时电流的方向发生改变。(

)××√√课后反思：不要试图在图上比画电流方向的改变，有点难，直接说这样产生的就是正玄交流电tenBSω规律：电动势：e：瞬时值Em=nBsω:峰值ω:角速度e=Emcosθ=nBsωcosωt总电流：u=UmcosωtUm=ImR外电压：Im=EmR+ri=ImcosωtEmR+r=

RnBSωR+r=

R三、交变电流的变化规律1.瞬时值表达式：从中性面开始计时，电动势：e＝___________，电压：u＝_________________，电流i＝_____________。2.峰值：表达式中的Em、Um、Im分别为电动势、电压和电流可能达到的最大值，叫做峰值。3.正弦式交变电流：按________规律变化的交变电流，简称正弦式电流。4.其他形式的交变电流：如图2甲所示的___________交变电流，如图乙所示的为________交变电流。nBsωsinωtsinωtsinωt正弦nBSωR+rRnBSωR+r锯齿形矩形若从中性面开始计时，电流按

规律变化，若从极值面开始计时,则按

规律变化tItI正弦余弦若从任一时刻开始计时,则按

规律变化tI非弦思考交变电流的产生[要点归纳]

线圈绕OO′轴沿逆时针方向匀速转动，如图3甲至丁所示。1.过程分析转动过程磁通量变化电流方向甲→乙减小B→A→D→C乙→丙增大B→A→D→C丙→丁减小A→B→C→D丁→甲增大A→B→C→D2.两个特殊位置的对比

中性面位置(甲、丙)与中性面垂直位置(乙、丁)位置线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场平行磁通量最大零磁通量变化率零最大感应电动势零最大感应电流零最大电流方向改变不变[精典示例][例1]

(多选)如图4所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，下列说法正确的是(

)A.线圈每转动一周，指针左右摆动一次B.图示位置为中性面，线圈中无感应电流C.线圈逆时针转动到图示位置ab边的感应电流方向为a→bD.线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零AC交变电流的变化特点(1)线圈转至与磁感线平行时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故线圈每转一周，电动势最大值出现两次。(2)线圈每经过中性面一次，感应电流和感应电动势的方向都要改变一次。线圈转动一周，两次经过中性面，感应电动势和感应电流的方向都改变两次。

[针对训练1]

(多选)矩形线框在匀强磁场内绕垂直磁场方向的轴匀速转动的过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图5所示，下列说法正确的是(

)A.第1s末线圈平面垂直于磁场，通过线圈的磁通量变化率最大B.第1s末线圈平面平行于磁场，通过线圈的磁通量变化率最大C.第2s末线圈平面平行于磁场，通过线圈的磁通量最小D.第2s末线圈平面垂直于磁场，通过线圈的磁通量最大BD交变电流的变化规律[要点归纳]1.交变电流的瞬时值表达式推导

线圈平面从中性面开始转动，如图6所示，则经过时间t：3.正弦交变电流的瞬时值表达式 (1)从中性面位置开始计时 e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，U＝Umsinωt。 (2)从与中性面垂直的位置开始计时 e＝Emcosωt，i＝Imcosωt，U＝Umcosωt。4.交变电流的图象如图7所示，从中性面开始计时2.峰值表达式易错提醒 (1)从不同的位置开始计时，得到的交变电流的表达式不同。 (2)感应电动势的峰值与线圈的形状和转轴的位置没有关系。如图所示，三个不同形状的线圈产生的交变电流的感应电动势的峰值相同。解(1)转速n＝300r/min＝5r/sω＝2πn＝10πrad/sEm＝NBSω＝50Ve＝Emsinωt＝50sin10πt确定正弦式交变电流电动势瞬时值表达式的基本方法(1)确定线圈转动从哪个位置开始计时，以确定瞬时值表达式是正弦规律变化还是余弦规律变化。(2)确定线圈转动的角速度。(3)确定感应电动势的峰值Em＝NBSω。(4)写出瞬时值表达式e＝Emsinωt或e＝Emcosωt。

[针对训练2]

如图9所示，匀强磁场磁感应强度B＝0.1T，所用矩形线圈的匝数n＝100，边长lab＝0.2m，lbc＝0.5m，以角速度ω＝100πrad/s绕OO′轴匀速转动。试求：解:(1)S＝lab·lbc＝0.2×0.5m2＝0.1m2，Em＝nBSω＝100×0.1×0.1×100πV＝100πV＝314V。(2)e＝Emsinωt＝314sin100πt(3)e/＝Emcosωt＝314cos100πtBCDCCDBABCBCCDADADBCCBCCDC(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值；(2)从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始感应电动势的瞬时值表达式；(3)由图示位置转过30°角电路中电流的瞬时值。例1：交流发电机在工作时电动势为e＝Emsinωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减少一半，其他条件不变，则电动势为（）C例2：如图所示，一半径为r＝10cm的圆形线圈共100匝，在磁感应强度B=5/π2，的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴线OO′以n＝600r/min的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置时开始计时．求(1)电动势的瞬时值表达式(2)线圈从图示位置经1/60s时的电动势的瞬时值(3)线圈从图示位置经T/6时的电动势的瞬时值

解：（1）e＝Emsinωt

ω＝2πn＝20πrad/se＝(2)当t＝1/60s时，Em=NBSω=100Ve＝100sin20π(1/60)＝50V100sin20πt(V)(3)当t＝T/6时，例3：处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是(）C例4．(双选)如图5－1－7所示是一个正弦交变电流的i－t图象，根据这一图象，以下说法正确的是(）A．i＝2sin0.4tAB．i＝2sin5πtAC．i＝0.1s时，线圈平面与磁