交流电是怎样产生的.ppt

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1、第三章交变电流3.2交变电流是怎样产生的高中物理选修3-2莆田第五中学物理组林剑峰“等效代替”法R直流电源R交流电源I在t时间内产生的热量为QI就是交流电的有效值。在同个电阻R上、相同时间t内,产生相同的热量Q正弦交流电0t/sUm或ImU或I注意:非正弦(或余弦)交流的有效值和峰值之间无此关系。t/st/sU或IU或I其他波样正弦半波正弦单向脉动例1:如图表示一交流随时间变化的图像,求此交流的有效值。交流电是怎样产生的?上面演示几种方式都能产生交变电流。我们也把能将机械能转化为电能的装置称为发电机。发电机磁体与闭合导体间的相对运

2、动方式一般采用旋转式如何产生交变电流?交流发电机磁极磁极电枢(线圈)有些发电机的磁极是用电磁铁,这种发电机称为励磁发电机发电机根据旋转主体不同可分为:旋转电枢式发电机旋转磁极式发电机发电机中转的称为转子,不转的称为定子交流发电机受条件限制,一般提供低于500V电压旋转电枢式发电机旋转磁极式发电机能提供高达几万V的电压,常是大型发电机采用的方式问题1.在线圈转动过程中,哪些边在切割磁感线?a(b)(c)dv1v2acdHFb问题2.这两条边是否一直在切割?中性面的概念a(b)(c)dv3v4abcdHF没有边切割磁感线中性面:线圈平

3、面与磁感线垂直的位置叫做中性面B⊥S,Φ最大,E=0,I=0问题3.若单匝线框所处位置与中性面垂直,设磁感应强度大小为B,ab边和cd边长均为L1,ad边和bc边长为L2,线框绕垂直于磁场并且过ad和bc边中点的轴旋转,角速度大小为ω.问:ab边和cd边切割产生的电动势分别是多大?acdHFa(b)(c)dv5v6中性面问题4.整个单匝线框在与中性面垂直位置时产生的感应电动势是多大?a(b)(c)dv5v6E=Eab+Ecd=BL1v5+BL1v6=BL1L2ω=Bsω思考:磁通量是多大?acdHF中性面问题5.若单匝线框从中性面

4、开始转动,经过一段时间t,在这一时刻整个线框产生的电动势又是多大?θV7V8acdHF中性面θV7V8θθacdHFb中性面瞬时值峰值问题6.若n匝线框从中性面开始转动,经过一段时间t,在这一时刻整个线框产生的电动势又是多大?θV7V8acdHFb中性面问题7.若有n匝线框在匀速转动,整个线框的总电阻为r,外电阻为R,则通过R的电流和加在R两端的电压分别是多少?θV7V8vui中性面瞬时值瞬时值峰值峰值问题8.前面是用表达式表示交流电的变化规律,怎样用图象表示交流电的变化规律?cbdaaaaabbbddddccctωtT3T/4T

5、/2T/4O3π/2ππ/22πeEm=nBsωEm作图时规定感应电动势正方向为dcbadcbdaaaaabbbddddccctωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πiImcbdaaaaabbbddddccc作图时规定感应电流正方向为dcbad思考:线圈在什么位置电流方向会发生改变?NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+SSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+最大值e=BLVsi

6、nwtEmteo+峰值公式e=Emsinwti=Imsinwt图形交变电流是按正弦规律变化的,叫做正弦式电流。e(i)to+(线圈处于中性面位置时开始计时)思考:若线框从垂直中性面开始计时,在t时刻线圈中的感应电动势?并画出图象。e=nBsωcosωt=EmcosωttωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πeEm交变电流的图像(一)交变电流:大小和方向随时间作周期性变化的电流,简称交流。其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。(二)正弦交流电的产生及变化规律当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动并且从中性面开始计

7、时,线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的,即正弦交流。跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大,但线圈的磁通量变化率为零,线圈中无感应电动势。1、产生:2、中性面:小结:4、规律:函数表达式:从中性面开始计时在纯电阻电路中:电流:电压:电动势:3、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。【练习1】某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系,如图所示,如果其它条件不变,仅使线圈的转速加倍,则交流电动势的最大值和周期分别变为()A.400V

8、,0.02sB.200V,0.02sC.400V,0.08sD.200V,0.08s类比延伸如图所示,ABC是由均匀细导线制成面积为S的等边三角形线框,它以AC为转轴,在磁感应强度为B的恒定的匀强磁场中以恒定的角速度ω转动(俯视为逆时针旋转),磁场

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