交变电流（上课用）.ppt

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1、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)方向随时间做周期性变化的电流交流发电机模型的原理简图二、交变电流的产生矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动二、交变电流的产生为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析B⊥SΦ最大E=0I=0中性面二、交变电流的产生线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面线圈经过中性面时，Φ最大，但线圈中的电动势为零二、交变电流的产生B∥SΦ=0E最大I最大感应电流方向a到b线圈与磁场平行时，Φ最小，但线圈中的电动势最大B⊥SΦ最大E=0I=0

2、中性面B∥SΦ=0E最大I最大感应电流方向b到a二、交变电流的产生设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O．1、线圈转动一周，多少次经过中性面?电流方向改变多少次?2、线圈转到什么位置时磁通量最大?这时感应电动势是最大还是最小?3、线圈转到什么位置时磁通量最小?这时感应电动势是最大还是最小?思考与讨论.a(b)c(d)O从中性面开始计时：v、B夹角为=tv=l2/2v2=vsin=vsinteab=ecd=nBl1vsin=nBl1

3、l2sin/2e=2eab=nBl1l2sine=nBSsint（从b开始时：e=nBScost）中性面(磁通量最大，电动势为0)vv1v2trRabcd电流方向改变交变电流的变化规律电动势的瞬时值(从中性面开始计时)e=EmaxsintEmax=nBS对实际电路，由闭合电路的欧姆定律可计算i、u的瞬时值和最大值.问题1如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动，在线圈中都会产生感应电流吗?OˊbBadcOOˊbBadcO产生感应电流的条件是磁通量发生变化.闭合线圈在匀强磁场中绕垂直

4、于磁场方向的转轴匀速转动,在线圈中就会产生正弦交流电.问题2如图几种情况中，线圈的匝数、面积和角速度相同，感应电动势是否相同？从Em=nBSω可以看出，最大值Em与转轴的位置和线圈的形状无关.感应电动势都相同.问题3通过闭合线圈平面的-t图象如图所示,下列说法正确的有A.t1时刻线圈中感应电动势最大B.t2时刻线圈中感应电动势最大C.t3时刻线圈平面与中性面重合D.t1、t3时刻线圈中感应电流方向相反【AD】1.将图象与发电机模型对应起来看.2.从电磁感应定律E=n/t可知，-t图的切线的斜率表示e

5、的大小.问题4如图所示，制成弧形的两磁极间放置一个圆柱形铁心，产生一磁感线为放射性的磁场，该磁场方向都垂直于铁心表面，而以转轴为圆心的同一圆周上磁感应强度的大小相等.线圈匀速转动产生什么形式的交流电?NSxvve2Blvt0T/2T3T/22T-2Blv交变电流的有效值1.根据电流的热效应(Q=I2Rt)定义：让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值.2.只对于正弦交变电流（对其它波形的交变电流一般不成立）例1:下图表示一交流电的电流随时

6、间而变化的图象。此交流电流的有效值是A．5AB.5/AC．3.5AD.3.5/A【B】注：一般取一个周期计算.例2：有一种整流电路可以将正弦交流电变成如图所示的脉动直流电（每半个周期都按正弦规律变化）.则该脉动直流电电流的有效值为【C】对于直流电也存在有效值问题例3:电阻R1、R2与交流电源按照图1方式连接，R1=10Ω，R2=20Ω.合上开关S后，通过电阻R1的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图2所示.则A.通过R1的电流有效值是1.2AB.R1两端的电压有效值是3VC.通过R2的电流最大值是1.2AD.R

7、2两端的电压最大值是6V【B】S交流电源R1R2图1S交流电源R1R2图1S交流电源R1R2图1i/At/×10-2sO图2123i/At/×10-2sO+0.6图2-0.6123例4:如图所示,矩形线圈n=100,内阻r=5.0Ω,在匀强磁场中以角速度ω绕垂直于磁场方向的轴转动,穿过每匝线圈的磁通量-t图象如图.外电路电阻R=95Ω.(1)线圈匀速转动的角速度ω是多少？(2)线圈中产生的感应电动势的最大值是多少?(3)在t=T/6时刻,线圈中的感应电动势为多大?(4)在t＝T/12时刻,线圈平面与磁感应强度

8、的夹角为多大?例5:如图所示,交流发电机的矩形线abcd中,ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,匝数n=1.0×102,线圈电阻r=0.20Ω,外电阻R=4.8Ω.线圈在磁感强度B=0.050T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OOˊ匀速转动,角速度ω=1.0×102πrad/s.求：(1)从图示位置开始计时,写出感应电流随时间变化的函数表达式.(2)如果线圈的转速提高1倍,写出感