1 交变电流课件.ppt

* §5.1 交变电流 第五章 交变电流 知识回顾 教师：如何在一个矩形线框中产生感应电流？ 请运用电磁感应的知识，设计一个发电机模型。 设计：让矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。 【演示1】 观察小灯泡的发光情况 “亮”、“闪” 闪: 亮: 通过灯泡电流大小是变化 说明有电流通过灯泡 结论： 线框中产生的感应电流强度大小是变化的 一、交变电流 转子 电刷 电刷 定子 【演示2】 观察二极管的发光情况 交替发光 通过二极管的电流方向是周期性变化的 线框中产生的感应电流方向是变化的 G 概念: 1.交变电流: 大小和方向都随时间做周期性的变化. 简称交流（AC） 2.直流电: 方向不随时间变化的电流（DC） 恒定电流:大小和方向不随时间变化的电流 观察下列几个电流与时间的图象,判断哪些是交变电流 i t 0 (2) i t 0 (1) i t 0 (3) i 0 t (4) i 0 t (5) （1）（2）（5） 二、交变电流的产生 问题1.在线圈转动过程中,哪些边在做切割磁感线运动? 问题2.这两条边是否一直在做切割磁感线运动? ab、cd边 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 c b d a a a a a b b b d d d d c c c 问题3.若单匝线框所处位置与中性面垂直,设磁感应强度大小为B ,ab边和cd边长均为L1,ad边和bc边长为L2,线框绕垂直于磁场并且过ad和bc边中点的轴旋转,角速度大小为ω. 问: ab边和cd边切割磁感线产生的电动势分别是多大? a c d H F a (b) (c) d v1 v2 a c d H F 中性面 Eab=BL1V1=BL1 Ecd=BL1V2=BL1 问题4.整个单匝线框在与中性面垂直位置时产生的感应电动势是多大? a (b) (c) d v1 v2 E =Eab+Ecd=BL1 +BL1 =BL1L2ω=BSω 思考:磁通量是多大? 中性面 a c d H F 特点： B∥S Φ=0 E最大 I最大 中性面的概念 思考:在这个位置磁通量是多大? 电动势是零 此时线圈所在的平面叫做中性面 a (b) (c) d v1 v2 a b c d H F B⊥S Φ最大 E=0 I=0 特点： B∥V 问题：若单匝线框从中性面开始以角速度ω转动,经过一段时间t,在这一时刻整个线框产生的电动势又是多大?（ab=cd=L1,bc=ad=L2,磁感强度为B) θ V1 V2 a c d H F 中性面 a(b) c(d) θ V1 V2 θ θ V1⊥ V1∥ V2∥ V2⊥ a c d H F b (θ=ωt ) 中性面 瞬时值 e=eab+ecd=BL1v1 ⊥ +BL1v2 ⊥=BL1L2ωsinθ =BL1L2ωsinωt=Bsωsinωt=Emsinωt 峰值 瞬时值 峰值 问题：若n匝线框从中性面开始转动,经过一段时间t,在这一时刻整个线框产生的电动势又是多大? θ V3 V4 a c d H F b 中性面 思考：交变电流的方向 线圈每经过一次中性面，感应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。 问题：线圈转动一周，电流方向改变多少次？ 问题：线圈转动一周，经过中性面多少次? 线圈每转动一周，两次经过中性面。 三、交变电流的变化规律 瞬时值 Em=nBSω 峰值 线圈每经过一次中性面，感应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。 问题：若有n匝线框在匀速转动,产生的 瞬时电动势是多少？若整个线框的总电阻为r,外电阻为R,则通过电阻的电流和电阻两端的电压分别是多少? v u i 四、交变电路中的电流及电压 瞬时值 瞬时值 峰值 峰值 问题8.前面是用表达式表示交流电的变化规律,怎样用图象表示交流电的变化规律? c b d a a a a a b b b d d d d c c c 五、交流电的图像 t ωt T 3T/4 T/2 T/4 O 3π/2 π π/2 2π e Em=nBsω Em 作图时规定感应电动势正方向为dcbad c b d a a a a a b b b d d d d c c c 思考：如果从与中性面垂直的面开始计时电动势的图像如何？ 思考：若线框从垂直中性面开始计时，在t时刻线圈中的感应电动势？并画出图象。 e=nBsωcosωt=Emcosωt t ωt T 3T/4 T/2 T/4 O 3π/2 π π/2 2π e Em (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 六、交变电流的种类 七、交流