3.3交变电流2解析.ppt

一、交变电流 教学目标 1、了解交变电流是怎样产生的。 2、定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征物理量。 3、知道交流能通过电容器的原因，了解交流这一特性在电子技术中的应用。 4、初步了解发电机、交变电流的发明和利用对促进人类社会进步的作用，进一步体验科学、技术与社会之间的密切关系。 　　　穿过闭合电路的磁通量发生变化时，产生感应电流，而磁通量变化的方式不同，产生的感应电流也不同，感应电流可以是恒定的，可以是变化的，可以是周期性变化的，本节我们将研究一种十分重要的周期性变化的电流——正弦式交变电流． 一、交变电流的产生 实验现象：缓慢转动线圈时，电流计指针在左右摇动，线圈每转一周，指针左右摆动一次． 设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O． 　　以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线 ） 交流电的图像 总结： 1.交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 2.交变电流的变化规律： 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。 大小变化规律-------按正弦规律变化： e=Emsinωt Em=NBSω叫电动势的最大值 i=Imsinωt Im=Em/R叫电流的最大值 u=Umsinωt Um=ImR叫电压的最大值 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 。 t i A B C D A B D A * 教师应自己做演示实验 教师强调指出：线圈的中性面． 直流电:电流方向不随时间而改变 按下图所示进行实验演示 1．交变电流：大小和方向都随时间作周期变化的电流，叫做交变电流，简称交流 ． 2．闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生交流，但这不是产生交流的惟一方式． 1、线圈转动一周，电流方向改变多少次？ 2、线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势是最大还是最小？ 3、线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最大还是最小？ 看动画回答问题： 　 为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化 为平面图来分析. B⊥S，φ最大，各边不切割磁感应线，无感应电流——中性面 (甲) B⊥S，φ最大，各边不切割磁感应线，无感应电流——中性面 E=0 , I=0，Φ有最大值 B∥S，φ=0， a（b）d（c）垂直切割，感应电流最大 B∥S，φ=0， a（b）d（c）垂直切割， E最大,感应电流最大,电流方向a —b (乙) B⊥S，φ最大，各边不切割磁感应线，无感应电流——中性面 B⊥S，φ最大，各边不切割磁感应线，无感应电流——中性面 (丙) E=0 , I=0，Φ有最大值 B∥S，φ=0，垂直切割，感应电流最大 B∥S，φ=0，垂直切割， E最大,感应电流最大,电流方向b—a 特点：a. 磁通量Φ为0 b. E最大，磁通量的变化率ΔΦ/Δt最大 返回 （1）（甲）（丙）中性面（线圈与磁感线垂直的平面） （2）（乙）（丁）最大值面（线圈垂直中性面） a. 磁通量Φ最大 b. E＝0，磁通量的变化率ΔΦ/Δt为零 c. 当线圈转至中性面时，电流方向发 生改变 d. 线圈转动一周电流方向改变两次 所以 令 则有 e为电动势在时刻t的瞬时值， Em为电动势的最大值． =B ωS 二、交变电流的变化规律 Em ＝NBSω 设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω．经过时间t，线圈转过的角度是ωt，cd边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt．ab、cd宽L1，ad、bc长L2 ，磁感应强度是B. cd边中的感应电动势就是 ab 边中的感应电动势跟cd边中的大小相同， 而且两边又是串联的 所以，这一瞬间整个线圈感应电动势 t BL1L2 t L2 BL1 BL1V⊥ e cd w w w w sin 2 1 sin 2 = = = 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时． （1）电动势按正弦规律变化 （2）电流按正弦规律变化 （3）电路上的电压按正弦