交流电的产生1.ppt

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1、第3章交变电流1.交变电流的产生一.数字式电表测电源端电压:P42说明:直流电源有正负,交流电源没有二.示波器观察两种电源的电流的图像:P42说明:直流电源提供的电流的大小和方向都不随时间变化,是恒定电流;交流电源提供的电流大小和方向随时间做周期性变化,称这种电流为交变电流,俗称交流电三.交流电的产生1.交流发电机:(1)构造:线圈(电枢)和磁极两部分.注:使用电磁铁的发电机叫励磁发电机(2)原理：法拉第电磁感应定律。发电机是把机械能转化成电能的装置(3)类型:旋转电枢式发电机；旋转磁极式发电机。转动部分叫转子；固定

2、不动的部分叫定子。思考与讨论;(1).将手摇发电机模型与示教电流表组成闭合电路，当线框缓慢转动（或快速摆动）时，观察到什么?(2).为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？2、交变电流的产生线圈与中性面面转过角度磁通Φ切割磁力线速度感生电流０°最大００９０°０最大最大１８０°最大００２７０°０反向最大反向最大３６０°最大００（1）中性面——线框平面与磁感线垂直的位置。（2）线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ最大，但=0。（3）线圈越过中性面，线圈中I感方向要改变。线圈转一周，感应电流方向改变两次。注：

3、3．交变电流的变化规律设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω。经过时间t，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt，如右图所示。设ab边长为L1，bc边长L2，磁感应强度为B，这时ab边产生的感应电动势多大?cd边中产生的感应电动势跟ab边中产生的感应电动势大小相同，又是串联在一起，此时整个线框中感应电动势多大?(1)感应电动势随时间的变化规律：若线圈有N匝时，相当于N个完全相同的电源串联，e=NBL1L2ωsinωt，令Em=NBL1L2ω，叫做感应电动势的峰值，e叫做感应电动势的

4、瞬时值。（2)感应电流及电路上某一段电压随时间的变化规律：①根据闭合电路欧姆定律，感应电流的最大值Im=，感应电流的瞬时值i=Imsinωt。②根据部分电路欧姆定律，电压的最大值Um=ImR，电压的瞬时值U=Umsinωt。电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示，如下图所示：电枢转动位置与电动势及电流的瞬时对应关系四．几种常见的交变电波形五.课堂总结、点评1．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流。2．从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=NBSωs

5、inωt，感应电动势的最大值为Em=NBSω。3．中性面的特点：磁通量最大为Φm，但e=0。实例探究☆交变电流的图象、交变电流的产生过程【例1】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e随时间t的变化如图所示。下面说法中正确的是（）A．t1时刻通过线圈的磁通量为零B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D．每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大答案:D☆交变电流的变化规律【例2】在匀强磁场中有一矩形线圈，从中性面开始绕垂直于

6、磁感线的轴以角速度ω匀速转动时，产生的交变电动势可以表示为e=Emsinωt。现在把线圈的转速增为原来的2倍，试分析并写出现在的交变电动势的峰值、交变电动势的瞬时值表达式，画出与其相对应的交变电动势随时间变化的图象。e=Em′·sinω′t=2Emsin2ωt分析物理图象的要点：一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”、看“截距”、看“面积”、看“拐点”，并理解其物理意义。二变：掌握“图与图”“图与式”和“图与物”之间的变通关系。三判：在此基础上进行正确的分析和判断。【例3】如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2

7、T，匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动，角速度ω=200rad/s。已知ab=0.1m，bc=0.2m，线圈的总电阻R=40Ω，试求：（1）感应电动势的最大值，感应电流的最大值；（2）设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；（3）画出感应电流的瞬时值i随ωt变化的图象；（4）当ωt=30°时，穿过线圈的磁通量和线圈中的电流的瞬时值各是多大？（5）线圈从图示位置转过的过程中，感应电动势的平均值是多大？☆综合应用(1)1.2A(2)e=Em·sinωt=48sin200tV

8、(4)0.6A作业：一矩形线圈，面积为s，匝数为N，在场强为B的匀强磁场中绕着中轴oo’做匀速转动，角速度为ω，磁场方向与转轴垂直，当线圈转到中性面开始计时，求：（1）线圈中感应电动势的最大值？（2）线圈中感应电动势随时间变化的表达式？（3）若线圈中的电阻为R，则线圈中的电流的最大值为多少？（4）线圈中的电流瞬时表达式8．图为演示用的手摇发电机