1.交变电流 (2).ppt

1、第二章 交变电流 1 交变电流,教学目标 1使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。 2掌握交变电流的变化规律及表示方法。 3理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。,手摇发电机，线圈在磁场内转动，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电动势，小灯泡发光，但亮度周期性地变化，一闪一闪的。,发电机接零刻度居中的电流表时，我们可以明显地观察到电流表指针左右摆动，说明通过电流表的电流方向在不断变化,用示波器观察小灯泡所加电压的图形,1.大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流,简称交流电(AC)。,一、交变电流,大小和方向都不随时间发生变化的电流称为恒定电流,2.电流随时间按正弦

2、函数规律变化的交变电流称为正弦交变电流，简称正弦交流电。,匀速转动发电机时,产生的电流可看做是正弦交流电 它是怎样产生的呢？,二、正弦交变电流的产生和表述,B,设水平向右的匀强磁场强度为B，线圈边长分别为ab=L1,cd=L2，线圈绕轴转动的角速度为，在转动过程中，ab、cd都切割磁感线而产生感应电动势。,ab、cd两边产生的感应电动势大小和方向有什么关系呢？,大小相等、方向相反，因此总感应电动势 e=2Eab,t,V,a,ab边产生的感应电动势,a(b),经过时间t，ab转过的角度=t，速度方向如图，V与磁场方向垂直的分量 V1=V sin=Vsint,v1,根据法拉第电磁感应定律ab产生的

3、感应电动势Eab=BL1vsint,又V=L2/2,v2,由此可得 e=BL1L2sint,设矩形的面积为S，匝数为N 令Em=NBS,则发电机的感应电动势 e=NBSsint=Emsint,即电路中将产生按正弦规律变化的交变电流,电流随时间变化的关系是：,I=Imsint,电压随时间变化的关系是：,U=Umsint,如图所示，t=0时，=0，此时的感应电动势e=0，线圈平面与磁场垂直，此位置称为中性面。,在此位置，穿过线圈的磁通量最大，而磁通量的变化率为零。,线圈转过90度，线框平面与磁场平行，此时穿过线框的磁通量为零，感应电动势却有最大值。,将立体图转化为平面图,BS,最大,E=0,中性面

4、,BS,=0,E、I最大,感应电流方向b到a,V/B,VB,S,N,a,b,c,d,a,d,判断此位置有没有感应电流，方向怎么样？,V/B,E=0,BS,=0,E最大,I最大,感应电流方向a到b,线圈与磁场平行时，最小，但线圈中的感应电动势最大,1.中性面：垂直磁场方向的平面 （1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大=BS，但/t=0最小（ab和cd边都不切割磁感线，线圈中的感应电动势为零） （2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次 2.线圈平行于磁感线时，=0,/t最大，感应电动势最大。,三、交流电的图像（注意观察线圈的位置和图线的变化）,e

5、,t,0,Em,-Em,i,t,0,Im,-Im,工程技术中经常采用的交变电流还有另外的几种如：,家庭电路中的 正弦交变电流,示波器中的锯齿 波形扫描电压,四、几种常见交变电流波形图,电子计算机中 的矩形脉冲,激光通信用 的尖脉冲,例1、如图所示，下列四种情况均表示闭合线圈在匀强磁 场中绕轴匀速转动，在下列情况下线圈中不能产生交流电 的是（ ）（从左侧看线圈绕OO顺时针转动）,A,例2、一矩形线圈,绕垂直于 匀强磁场并位于线圈平面 的固定轴转动,线圈中的感应 电动势e随时间t的变化如图所 示,下面说法中正确的是（ ） A.t1时刻通过线圈的磁通量为零 B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大

6、C.t3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值最小,e,t,0,t1,t2,t3,t4,Em,-Em,C,例3、线圈从中性面开始转动，角速度是，线圈中的感应 电动势的峰值是Em，那么在任一时刻t感应电动势的瞬时值e 为 若电路总电阻为，则感应电流的 瞬时值为 ,e=Emsint（v）,i=(Em/R)sint(A),1.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，这样的位置叫做线圈平面 每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转 动一周，感应电流方向改变,中性面,两次,2.如图所示，线框在匀强磁场中绕OO轴匀速转动

7、（由上 向下看是逆时针方向），当转到图示位置时，磁通量和感 应电动势大小的变化情况是（ ） A磁通量和感应电动势都在变大 B磁通量和感应电动势都在变小 C磁通量在变小，感应电动势在变大 D磁通量在变大，感应电动势在变小,D,3.在如图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 。,A,B,C,D,A B D,A,4.一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；

8、 每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。,D,5.对于正弦交流电，下列说法正确的是（ ） A.线圈转动一周，电流大小改变两次 B.线圈转动一周，电流大小不变 C.线圈转动一周，电流大小随时改变 D.线圈转动一周，电流方向改变一次,C,1.知道交变电流（AC）定义：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。方向不随时间变化的电流为直流电（DC）。,2.理解交变电流产生的过程：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动产生正弦式交变电流。 垂直磁场方向的平面叫做中性面。（重点）,3.推导和理解交变电流的变化规律：（重难点） (1)方向变化规律线圈平面每经过中性面一次，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次。最大，/t =0最小，感