資源簡介

(共34張PPT)
《交變電流》
轉子
電刷
電刷
定子
【演示1】
觀察小燈泡的發光情況
“亮”、“閃”
閃:
亮:
通過燈泡電流大小是變化
說明有電流通過燈泡
結論： 線框中產生的感應電流強度大小是變化的
一、交變電流
做一做
【演示2】
觀察二極管的發光情況
交替發光
通過二極管的電流方向是周期性變化的
線框中產生的感應電流方向是變化的
G
概念:
1.交變電流:
方向隨時間做周期性的變化.
簡稱交流（AC）
2.直流電:
方向不隨時間變化的電流（DC）
恒定電流:大小和方向不隨時間變化的電流
觀察下列幾個電流與時間的圖象,判斷哪些是交變電流
i
t
0
(2)
i
t
0
(1)
i
t
0
(3)
i
0
t
(4)
i
0
t
(5)
（1）（2）（5）
問題1.在線圈轉動過程中,哪些邊在做切割磁感線運動
問題2.這兩條邊是否一直在做切割磁感線運動
ab、cd邊
二、交變電流的產生
線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動
c
b
d
a
a
a
a
a
b
b
b
d
d
d
d
c
c
c
中性面
思考:在這個位置磁通量是多大
電動勢是零
此時線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
特點：
B∥V
問題3.若單匝線框所處位置與中性面垂直,設磁感應強度大小為B ,ab邊和cd邊長均為L1,ad邊和bc邊長為L2,線框繞垂直于磁場并且過ad和bc邊中點的軸旋轉,角速度大小為ω. 問: ab邊和cd邊切割磁感線產生的電動勢分別是多大
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
問題4.整個單匝線框在與中性面垂直位置時產生的感應電動勢是多大
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
特點：
B∥S
Φ=0
E最大
I最大
問題：若單匝線框從中性面開始以角速度ω轉動,經過一段時間t,在這一時刻整個線框產生的電動勢又是多大 （ab=cd=L1,bc=ad=L2,磁感強度為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
瞬時值
e=eab+ecd=BL1v1 ⊥ +BL1v2 ⊥=BL1L2ωsinθ =BL1L2ωsinωt=Bsωsinωt=Emsinωt
峰值
瞬時值
峰值
問題：若n匝線框從中性面開始轉動,經過一段時間t,在這一時刻整個線框產生的電動勢又是多大
θ
V3
V4
a
c
d
H
F
b
中性面
思考：交變電流的方向
線圈每經過一次中性面，感應電流的方向就改變一次，線圈每轉動一周，感應電流的方向改變兩次。
問題：線圈轉動一周，電流方向改變多少次？
問題：線圈轉動一周，經過中性面多少次
線圈每轉動一周，兩次經過中性面。
三、交變電流的變化規律
瞬時值
Em=nBSω
峰值
線圈每經過一次中性面，感應電流的方向就改變一次，線圈每轉動一周，感應電流的方向改變兩次。
問題：若有n匝線框在勻速轉動,產生的瞬時電動勢
若整個線框的總電阻為r,外電阻為R,則通過電阻的電流和電阻兩端的電壓分別是多少
v
u
i
四、交變電路中的電流及電壓
瞬時值
瞬時值
峰值
峰值
問題8.前面是用表達式表示交流電的變化規律,怎樣用圖象表示交流電的變化規律
c
b
d
a
a
a
a
a
b
b
b
d
d
d
d
c
c
c
五、交流電的圖像
t
ωt
T
3T/4
T/2
T/4
O
3π/2
π
π/2
2π
e
Em=nBsω
Em
作圖時規定感應電動勢正方向為dcbad
c
b
d
a
a
a
a
a
b
b
b
d
d
d
d
c
c
c
思考：如果從與中性面垂直的面開始計時電動勢的圖像如何？
思考：若線框從垂直中性面開始計時，在t時刻線圈中的感應電動勢？并畫出圖象。
e=nBsωcosωt=Emcosωt
t
ωt
T
3T/4
T/2
T/4
O
3π/2
π
π/2
2π
e
Em
(1)正弦交流電
(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓
(3)電子計算機中的矩形脈沖
(4)激光通信中的尖脈沖
六、交變電流的種類
六、交流發電機
1、組成：①用來產生感應電動勢的線圈（叫電樞） ②用來產生磁場的磁極
2、種類 ①旋轉電樞式發電機 ②旋轉磁極式發電機
轉動的部分叫轉子，不動的部分叫定子
【例１】 如圖所示，勻強磁場的磁感應強度B=2 T，匝數n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO′勻速轉動，角速度ω=200 rad/s。已知ab=0.1 m，bc=0.2 m，
（1）感應電動勢的最大值；
（2）設時間t=0時線圈平面與磁感線垂直，寫出線圈中感應電動勢的瞬時值表達式；
a
b
c
d
O
O/
B
例２ 線圈在勻強磁場中勻速轉動，產生交變電流的圖象如圖所示，由圖示可知( )
A、在A和C時刻線圈處于磁通量變化率最大位置 B、在A和C時刻穿過線圈的磁通量為最大 C、在B時刻到D時刻線圈轉過的角度為π弧度 D、若從B時刻到D時刻經過0.01s，則在1s內交變電流的方向改變100次 　　
ACD
本節課小結:
2、正弦式交變電流的規律:(從中性面開始計時)
3、中性面的特點：
1、交變電流:
其中：
大小和方向都隨時間做周期性的變化
磁通量最大為Φm；
e=0；電流方向改變。
回顧解釋【演示1】中小燈泡為什么會閃亮
一個周期中閃亮幾次
t
ωt
T
3T/4
T/2
T/4
O
3π/2
π
π/2
2π
u
Um
t1
t2
t3
t4
U1
-U1
兩次
類比延伸
如圖所示， ABC 是由均勻細導線制成面積為S的等邊三角形線框，它以 AC 為轉軸，在磁感應強度為 B 的恒定的勻強磁場中以恒定的角速度ω轉動（俯視為逆時針旋轉）, 磁場方向與 AC 垂直指向紙內．請寫出從這一時間開始計時,感應電動勢隨時間變化的關系式.
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
A
C
B
e=nBSωsinωt
（n=1）
思考：通過線圈在磁場中繞垂直于磁場的軸旋轉切割產生的電動勢與線圈的形狀是否有關？
無關
1、一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內的固定軸轉動，線圈中的感應電動勢e隨時間t的變化如圖所示。下面說法中正確的（ ）
A．t1時刻通過線圈的磁通量為零
B．t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大
C．t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大
D．每當e轉換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大
D
鞏固練習：
2、交流發電機有兩種，即　　　　　　、　　　 　．其中轉動的部分叫　　　，不動的部分叫　　　．發電機轉子是由　　　　、　　　　　或其它動力機帶動
旋轉磁極式
旋轉電樞式
轉子
定子
水輪機
蒸汽輪機
3.一臺發電機在產生正弦式電流。如果發電機電動勢的峰值為Em=400V，線圈勻速轉動的角速度為ω=314rad/s，試寫出電動勢瞬時值的表達式。如果這個發電機的外電路只有電阻元件，總電阻為2000Ω，電路中電流的峰值是多少？寫出電流瞬時值的表達式。
e=EmsinWt=400sin314t
解：
電動勢瞬時值的表達式為：
電流峰值為：
Im=Em/R=400÷2000=0.2A
電流瞬時值的表達式為：
i=ImsinWt=0.2sin314t

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