交变电流产生和变化规律

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1、课题：交变电流的产生和变化规律新郑二中董永超闭合回路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。复习电磁感应的相关内容（１）电磁感应定律内容及公式表达：内容：公式：（２）设导体切割磁感线时产生的感应电动势的大小与磁感应强度B、导线长度L、运动速度v以及运动方向与磁感线方向夹角θ的正弦值sinθ成正比。公式：E＝BLvsinθ新课引入1、介绍单相交流发电机的组件极其功能演示（单相发电机给小灯泡供电）现象现象：小灯泡一闪一闪的，亮度不稳定2、课件展示交变电流的方向现象：电流的方向随时间不断变化总结：演示实验和课件表明转动的线圈中产生

2、了大小和方向都随时间作周期性变化的交变电流问题：交变电流是如何产生的？a(b)C(d)新课教学一、交流电的产生过程分析１、图形视角的转换（把立体图形转换成平面侧视图）O(o’)2、中性面（１）位置：当线圈平面与磁感线垂直时所处的平面（２）特征：A、磁通量最大，磁通量变化率为零B、导体棒速度与磁感线平行，有效速度为零C、感应电动势为零D、经过中性面，电流反向abcdoO’O(o’)a(b)C(d)３、当线圈平面与中性面垂直时线圈的特征（1）磁通量为零，磁通量变化率最大。线圈中的感应电动势最大，为Em.(２)导体棒切割磁感线的速度与磁感线垂直。E

3、m＝２BL1vsinθ＝２BL1v又所以Em＝BL1L2ω＝BSω对n匝的线圈Em＝nBSω二、交变电流的变化规律O(o’)a(b)C(d)Bv1v2v1v2θθvv设线圈在磁场中转动的角速度为ω，当线圈与中性面重合时开始计时，取线圈转动过程中任一时刻t，则此时线圈平面与中性面夹角为θ＝ωt，则此时导体棒a(b)、c(d)切割磁感线的有效速度为垂直磁感线的分速度v1V1=vsinθ=vsinωte=nBL1V1=2nBL1ωL2sinωt=nBSωsinωt公式：e=Emsinωt说明：上式中e随时间变化，叫做瞬时值；Em是电动势的最大值；上

4、式说明e随时间按正弦规律变化。t/Se/v注意上式e=Emsinωt得出的条件是？从中性面开始计时！思考如果开始计时时，线圈平面不与中性面夹角θ不为零，该式子是否成立？显然，上式子不再成立，当θ不为零时，须在e-t关系式中加上初相。例如：线圈从与中性面夹角θ＝９０o时开始计时，e=Emsin(ωt+π／２）即：e=Emcosωtet三、几种常见的交变电流１、如果把发电机的线圈和电阻组成闭合回路，设电路的总电阻为R。因为e=Emsinωt，则：i=e/R=(Em/R)sinωt此时：感应电流按正弦关系变化，这种按正弦关系变化的交变电流叫正弦交流

5、电２、示波器中的锯齿波３、电子计算机中的矩形脉冲４、激光通信中的尖脉冲t/Se/vt/se/vt/se/vt/se/v例题１、关于交流发电机，下列说法正确的是（　）A、通过线圈平面的磁通量最大时，产生的感应电动势最大B、线圈从中性面开始旋转９０o的过程中，e逐渐增大C、线圈平面与中性面重合时，磁通量的变化率最大D、线圈每旋转一周，线圈中的电流方向改变两次总结：１、磁通量最大时，线圈和中性面重合，磁通量变化率为零、导体棒切割磁感线的有效速度为零、产生的感应电动势为零。２、线圈每经过中性面一次，线圈中的电流方向改变一次；线圈每旋转一周，电流方向改

6、变两次。课堂练习：一台发电机产生的交变的感应电动势的最大值为３１１V，线圈在磁场中旋转的角速度为１００πrad/s．从中性面开始计时．（１）写出感应电动势的瞬时值表达式．（２）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合回路，电路的总电阻为１００Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式．在t＝１／１２０S时的瞬时电流强度为多少？（３）如果以上条件都不变，而从垂直中型面的位置开始计时，则（１）（２）应如何解决本课小结１、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动时，线圈中产生正弦交变电流。２、从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e=Emsinω

7、t，如果开始计时时，线圈平面与中性面夹角φ不为零，则e＝sin(ωt＋φ）如φ＝９０o时开始计时，e=Emsin(ωt+π／２）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　即e=Emcosωt３、中性面的特点：A、磁通量最大，磁通量变化率为零B、导体棒速度与磁感线平行，有效速度为零C、感应电动势为零D、经过中性面，电流反向课后作业：一矩形线圈的电阻为10Ω，在匀强磁场中绕着垂直磁场的中心轴匀速转动，转速为50r/s，感应电动势的峰值为20πV，从线圈经过中性面开始计时，求：１、线圈中感应

8、电动势的表达式；２、经过多长时间，线圈中电动势第一次达到10πV？３、画出感应电流随时间变化的图象O(o’)a(b)C(d)BμA