高中物理选修3—2交变电流教学课件.ppt

5.1 交 变 电 流 直流电(DC)电流方向不随时间而改变 交变电流(AC) 交变电流(交流):大小和方向都随时间做周期性变化的电流. 交流发电机模型的原理简图 交变电流产生示意图： 交变电流的产生 ABCD——线圈（切割磁感线） K、L——圆环 E 、 F——电刷 ｝ 使线圈在转动时保 持与外电路的连接 1、在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪 个方向流动？ 由B→A 2、在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪 个方向流动？ 由A→B 1．中性面：线圈平面与磁 感线垂直的位置叫做中性面． ． V r 所以 三．交变电流的变化规律 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 ） 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（峰值）． =NBωS 若为N匝线圈 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规律变化 电流　　　　　　　　通过R时： 四、交流电的图像 从中性面开始计时 如果从乙图开始计时：交流电图像如何画？ 从中性面开始计时磁通量变化图像如何？是正弦还是余弦图 什么时刻磁通量变化率最大？什么时刻磁通量变化率最小 （1）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（ ab和cd边都不切割磁感线），线圈中的电动势为零 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． 五、交变电流的种类 (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 交流发电机简介 1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 3、交变电流的变化规律： （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。 （2）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 小结 2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 答：磁铁靠近白炽灯，发现灯丝颤动．因为通交变电流的灯丝处在磁场中要受到力的作用，灯丝受到的磁场力的大小、方向都随时间做周期性变化，因而灯丝颤动． 2 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； 每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。 答案： D Em=NBSω 练习 一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为 Em=400V，线圈匀速转动的角速度为ω=314rad/s，试写出电动 势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总 电阻为2000Ω，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表 达式。 e=EmsinWt=400sin314t 解： 电动势瞬时值的表达式为： 电流峰值为： Im=Em/R=400÷2000=0.2A 电流瞬时值的表达式为： i=ImsinWt=2sin314t 1. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈ab边长为20cm，ad边长为10cm，磁感应强度 B=0.01T，线圈的转速n=50r/s，求：电动势的最大值及对应的线圈位置。 0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。 2. 如图所示：匝数为N、面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为ω，求线圈从图示位置转过180度时间内的平均感应电动势。 ω . . . E 平均 = S 2N B ω/π