16-17版第3章-第2节交变电流是怎样产生的.doc

第2节　交变电流是怎样产生的学 习 目 标 知 识 脉 络认识交流发电机了解交流发电机结构．理解交变电流的产生原理知道中性面的概念．(重点)掌握交变电流的变化规律能用数学表达式和图象描述正弦交变电流的变化规律．(重点、难点) 理解(重点、难点) 交 流 发 电 机 及 交 变 电 流 的 产 生 原 理 1．交流发电机的原理由法拉第电磁感应定律可知只要通过闭合导体的磁通量发生变化就可以产生感应电动势和感应电流．交流发电机的构造发电机主要由线圈(电枢)和磁极两部分组成．交流发电机的种类两种类型 转子 定子 特点旋转电枢式 电枢 磁极 电压低功率小旋转磁极式 磁极 电枢 电压高功率大4.交变电流的产生原理(1)实验装置让闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动感应电流的大小和方向都随时间做周期性变化．(2)过程分析中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面．线圈经过中性面时穿过线圈的磁通量最大但磁通量的变化率为零线圈中的感应电动势为零感应电流为零．线圈经过中性面时感应电流改变方向线圈转动一周两次通过中性面感应电流方向改变2次． 1．中性面特点是磁通量最大但感应电动势为零．(√)线圈转一周(×) 3．只要线圈在磁场中转动就会产生交变电流．(×) 发电机工作过程中能量是如何转化的？【提示】　发电机工作时产生的感应电流在磁场中会受到安培力安培力的作用总是阻碍转子的运动在这一过程中发电机把机械能转化成了电能． 如图3-2-1所示是交流发电机的示意图假定线圈沿逆时针方向转动请思考讨论以下问题： 图3-2-1探讨1：线圈在由甲转到乙的过程中边中电流向哪个方向流动？【提示】　磁感线的方向由指向当线圈由甲转到乙的过程中向右穿过线圈ABCDAB中的电流方向为由B流向A.探讨2：线圈在由丙转到丁的过程中边中电流向哪个方向流动？【提示】　磁感线的方向由指向当线圈由丙转到丁的过程中向右穿过线圈DABC的磁通量减少根据楞次定律和安培定则可判断AB中的电流方向为由A流向B.探讨3：当线圈转到什么位置时线圈中没有电流？【当线圈转到甲和丙位置(中性面位置)时、CD的速度方向都与磁感线方向平行不切割磁感线故线圈中没有感应电动势没有感应电流． 对交变电流产生原理的理解产生原理：由电磁感应定律可知当闭合回路的部分导体做切割磁感线的运动时闭合回路中就有感应电流产生．当线圈在磁场中转动时线圈所3-2-2所示的装置做实验当线圈转动时可以观察到电流表的指针来回摆动说明流过电流表的电流大小和方向都在不停地变化 图3-2-2产生过程：从中性面开始计时＝0时线圈各边都不切割磁感线线圈中没有感应电动势产生如图3-2-3甲所示；t＝T时、cd两边切割磁感线产生感应电动势和感应电流线圈中感应电流d→c→b→a，如图乙所示；t＝T时图丙同图甲情况；t＝T时、cd两边切割磁感线产生感应电动势和感应电流线圈中感应电流方向是a→b→c→d如图丁所示；t＝T时图戊同图甲情况． 图3-2-3两个特殊位置物理量的特点比较中性面 中性面的垂面位置 线圈平面与磁场垂直 线圈平面与磁场平行磁通量 最大 零磁通量的变化率 零 最大感应电动势 零 最大线圈边框切割磁感线的有效速度 零 最大感应电流 零 最大电流方向 改变 不变 1．(多选)图中哪些情况线圈中产生了交流电(　　) 【解析】　闭合线圈必须绕垂直于磁场的轴旋转才能产生交变电流且E＝nBSω对线圈形状无要求、C、D正确．【答案】　(多选)关于中性面下列说法中正确的是(　　)线圈在转动中经过中性面位置时穿过线圈的磁通量最大磁通量的变化率为零线圈在转动中经过中性面位置时穿过线圈的磁通量为零磁通量的变化率最大线圈每经过一次中性面线圈中感应电流的方向就改变一次线圈每转动一周经过中性面一次所以线圈每【解析】　中性面是线圈平面与磁感线垂直的位置线圈经过该位置时穿过线圈的磁通量最大各边都不切割磁感线不产生感应电动势所以磁通量的变化率为零正确错误；线圈每经过一次中性面感应电流的方向就改变一次但线圈每转一周要经过中性面两次所以每转一周感应电流的方向要改变两次正确错误．故选、C【答案】　(多选)矩形线框绕垂直(　　)当线框位于中性面时线框中感应电动势最大当穿过线框的磁通量为零时线框中的感应电动势也为零每当线框经过中性面时感应电动势或感应电流方向就改变一次线框经过中性面时各边切割磁感线的速度为零【解析】　线框位于中性面时线框平面与磁感线垂直穿过线框的磁通量最大但此时线框各边的速度与磁感线平行即不切割磁感线所以感应电动势等于零此时线框垂直于中性面时穿过线框的磁通量为零但切割磁感线的两边都垂直切割磁感线有效切割速度最大所以感应电动势最大也可以说此时穿过线框的磁通量的变化率最大．故正确答案为、D【答案】　 线圈在特殊位置线框在中性面时各物理量有如下关系：磁通量