交流电及其原理

关于交流电及其原理第1页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三交变电流的产生第2页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三一、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，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三二、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，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三（1）阶段一caB(d)(b)caB(d)(b)caB(d)(b)εab的方向：abεcd的方向：dc总结：第5页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三（2）阶段二caB(b)(d)caB(d)(b)caB(d)(b)εab的方向：abεcd的方向：dc总结：第6页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三（3）阶段三caB(d)(b)caB(d)(b)caB(d)(b)εab的方向：baεcd的方向：cd总结：第7页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三（4）阶段四caB(d)(b)Bca(d)(b)caB(d)(b)εab的方向：baεcd的方向：cd总结：第8页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三总结：

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，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三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，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三第11页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三中性面中性面：

线圈平面与磁感线垂直位置caB(d)(b)第12页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三三、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，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三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ω(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=NBL1vsinωt，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=ωL2/2,Bacωt(b)(d)第14页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三讨论：

1．线圈平面转到跟磁力线平行时ωt=π/2eab=NBSω=Em2．线圈平面转到跟磁力线垂直时ωt=π

eab=0caBωt又是串联的，所以这一瞬间整个线圈中的e=2NBL1vsinωt=2NBL1ωL2/2sinωt=NBSωsinωt感应电动势第15页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三四、交流电的变化规律

1．线圈中感应电动势的瞬时值e=NBSωsinωt=Emsinωt（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=Imsinωt(Im叫做感应电流的最大值或峰值)第16页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三3．设外电路的电阻为R/，电压的瞬时值u=iR/=Umsinωt（Um叫做电压的最大值或峰值）第17页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三五、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，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三1.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、线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向

都要改变一次C第19页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三2、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ω=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，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三第21页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三交变电流的产生和变化规律第22页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三一.交变电流的产生1.交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。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，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三二.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=EmSinωt，其中Em=NBSω

是电动势的最大值，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，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三1．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。tiABCDABDA三例题第25页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三2一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：D例题2第26页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三3.交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=EmSinωt，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=EmSin2ωtB.e=2EmSin2ωtC.e=2EmSin4ωtD.e=2EmSinωt答案B例题3第27页，讲稿共30页，2023年5月2日，星期三

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100πrad/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100Ω，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=311Sin100πt

（2）I=311Sin（100π*1/120）=311*1/2=1.55（A）（3）Em=311VE=NΔφ/Δt=2NBSω/π≈198V（4）Δφ/Δt=311/N（Wb/s）例题4第28页，讲稿共30页，