教案交變電流

1、5.1 交 變 電 流直流電直流電(DC)(DC)電流方向不隨時間而改變電流方向不隨時間而改變一、交變電流一、交變電流按下圖所示進行實驗演示按下圖所示進行實驗演示交變電流交變電流(AC)(AC)交變電流交變電流( (交流交流):):大小和方向都隨時間做周期性變化的電流大小和方向都隨時間做周期性變化的電流. .二、交變電流的產(chǎn)生二、交變電流的產(chǎn)生 矩形線圈矩形線圈在勻強磁場中在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸繞垂直于磁場的軸勻速勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流。轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流。交流發(fā)電機模型圖交流發(fā)電機模型圖將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖(逆時針轉(zhuǎn)動時)甲甲BSBS，中性面，中性面，最大最大e=0

2、 e=0 , , i i=0=0B BSS，=0=0e e最大，最大，i i最大，感應(yīng)電流方向最大，感應(yīng)電流方向a a到到b b乙乙丙丙 BSBS，中性面，中性面，最大，最大，e=0 , e=0 , i i=0=0 沒有邊切割磁感應(yīng)線沒有邊切割磁感應(yīng)線BSBS，=0=0e e最大，最大，i i最大，感應(yīng)電流方向最大，感應(yīng)電流方向b b到到a a丁丁a a（b b）、）、d d（c c）邊垂直切割磁感應(yīng)線，）邊垂直切割磁感應(yīng)線， 線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通量最??？這時感應(yīng)電動線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通量最??？這時感應(yīng)電動勢是最大還是最??？勢是最大還是最?。克伎疾⒒卮鹚伎疾⒒卮饐栴}：問題：線圈平面和磁場平

3、行時，磁通量最小，有兩邊垂直切線圈平面和磁場平行時，磁通量最小，有兩邊垂直切割（磁通量變化率最大），此時電動勢最大。割（磁通量變化率最大），此時電動勢最大。 中性面中性面線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面 （1 1）線圈經(jīng)過）線圈經(jīng)過中性面中性面時，穿過線圈的時，穿過線圈的磁通量最大磁通量最大，但磁通量的瞬時變化率為零（但磁通量的瞬時變化率為零（ abab和和cdcd邊都不切割邊都不切割磁感線），此時線圈中的磁感線），此時線圈中的電動勢為零電動勢為零 （2 2）線圈經(jīng)過中性面時，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)）線圈經(jīng)過中性面時，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)動動一周一周，

4、兩次兩次經(jīng)過中性面，電流方向改變經(jīng)過中性面，電流方向改變兩次兩次 n匝矩形線圈繞過一組對邊中點的軸以角速度匝矩形線圈繞過一組對邊中點的軸以角速度逆時針勻逆時針勻速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過中性面開始計時。設(shè)切割邊長速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過中性面開始計時。設(shè)切割邊長L1，另一邊長，另一邊長L2。求任意時刻求任意時刻 t 線圈中的瞬時感應(yīng)電動勢線圈中的瞬時感應(yīng)電動勢e=?vsint2NBLe122Lv又tLLNBesin21NBSLLNBEm21令則有 tEemsine e為電動勢在時刻為電動勢在時刻t t的瞬時值的瞬時值E Em m為電動勢的最大值（又叫峰值）。四個決定因素：為電動勢的最大值（又叫峰值）。四個決定因素：N

5、N B B S S 三、三、交變電流的變化規(guī)律交變電流的變化規(guī)律 tEemsin1、電動勢按正弦規(guī)律變化、電動勢按正弦規(guī)律變化2 2、電流按正弦規(guī)律變化、電流按正弦規(guī)律變化 tIimsin3 3、電壓按正弦規(guī)律變化、電壓按正弦規(guī)律變化 tUumsin 電流電流i通過通過R時：時： .RIUiRumm，成立條件：成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強磁場，經(jīng)中性面時開始計時轉(zhuǎn)軸垂直勻強磁場，經(jīng)中性面時開始計時SNBEm若開始位置與中性面的夾角為，則電動勢瞬時值表達式變成了什么？)sin(tSnBe叫相位其中相當于角度的一項t兩個相位之差叫相位差四、交流電的圖像四、交流電的圖像 abcdKLABabcdK LAB

6、abcdkLABabcdkLABabcdkLAB五、交變電流的種類五、交變電流的種類甲、正弦交流電甲、正弦交流電乙、示波器中的鋸齒波掃描電壓乙、示波器中的鋸齒波掃描電壓丙、電子計算機中的矩形脈沖丙、電子計算機中的矩形脈沖丁、激光通信中的尖脈沖丁、激光通信中的尖脈沖六、交流發(fā)電機簡介六、交流發(fā)電機簡介交流發(fā)電機有兩種，即交流發(fā)電機有兩種，即 和和其中轉(zhuǎn)動的部分叫其中轉(zhuǎn)動的部分叫，不動的部分叫不動的部分叫發(fā)電機轉(zhuǎn)子是發(fā)電機轉(zhuǎn)子是由由、或其它動力或其它動力機帶動，從而把機械能轉(zhuǎn)化為電能。機帶動，從而把機械能轉(zhuǎn)化為電能。旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)電樞式旋轉(zhuǎn)電樞式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子水輪機水輪機蒸汽輪機蒸汽輪

7、機1 1、交變電流交變電流：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流。：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流。3 3、交變電流的變化規(guī)律：、交變電流的變化規(guī)律：（1 1）方向變化規(guī)律方向變化規(guī)律-線圈平面每經(jīng)過線圈平面每經(jīng)過中性面中性面一次，一次，感應(yīng)電流的感應(yīng)電流的方向就改變方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)動一次；線圈轉(zhuǎn)動一周一周，感應(yīng)電，感應(yīng)電流的方向改變流的方向改變兩次兩次。 （2 2）大小變化規(guī)律）大小變化規(guī)律-按按正弦規(guī)律正弦規(guī)律變化：變化： e=Emsint Em=NBS叫電動勢的最大值叫電動勢的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫電流的最大值叫電流的最大值 u=Umsint Um=ImR

8、叫電壓的最大值叫電壓的最大值 小結(jié)小結(jié)2、矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動、交變電流：、交變電流：和和 都隨時間都隨時間 做做 的電流叫做交變電流的電流叫做交變電流 電壓和電流隨時間按電壓和電流隨時間按變化的變化的交流電叫正弦交流電交流電叫正弦交流電、交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻強磁場中繞、交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的中心軸勻速旋轉(zhuǎn)時，線圈垂直于磁場方向的中心軸勻速旋轉(zhuǎn)時，線圈中就會產(chǎn)生中就會產(chǎn)生、當線圈平面垂直于磁感線時，線圈各邊都、當線圈平面垂直于磁感線時，線圈各邊都 不切割磁感線，線圈中沒有感應(yīng)電流，這樣不切割

9、磁感線，線圈中沒有感應(yīng)電流，這樣的位置叫做的位置叫做線圈平面每經(jīng)過線圈平面每經(jīng)過 中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，因中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，因此 線 圈 轉(zhuǎn) 動 一 周 ， 感 應(yīng) 電 流 方 向 改 變此 線 圈 轉(zhuǎn) 動 一 周 ， 感 應(yīng) 電 流 方 向 改 變大小大小方向方向周期性變化周期性變化正弦規(guī)律正弦規(guī)律感應(yīng)電流感應(yīng)電流中性面中性面兩次兩次、線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是，、線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是，線圈中的感應(yīng)電動勢的峰值是線圈中的感應(yīng)電動勢的峰值是E Emm，那么在，那么在任 一 時 刻任 一 時 刻 t t 感 應(yīng) 電 動 勢 的 瞬 時 值感 應(yīng) 電 動 勢 的 瞬 時 值 e e 為為 若線圈電阻為，則感應(yīng)電流的瞬時若線圈電阻為，則感應(yīng)電流的瞬時值值為為0Em -Em te= E Em msintsinti= (E Em m/R/R) )sintsint5. 5. 矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動。設(shè)線圈矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動。設(shè)線圈abab邊長邊長為為20cm20cm，adad邊長為邊長為10cm10cm，磁感應(yīng)強度，磁感應(yīng)強度 B=0.01TB=0.01T，線，線圈的轉(zhuǎn)速圈的轉(zhuǎn)速n=50r/sn=50r/s，求：電動勢的最大值及對應(yīng)的線，求：電動勢的最大值及對應(yīng)的線圈位置。圈位置。0.0628V 線