5.1 交变电流

第五章 交变电流 5.1 交变电流 江苏省运河中学 直流电(DC) 电流方向不随时间而改变 一、交变电流(AC) 大小和方向都随时间做周期性变化的电流. 按下图所示进行实验演示 交流发电机模型的原理简图 二、交变电流的产生 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 教师看图解释，教师指出：线圈的中性面的位置． 　 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. (甲) 中性面 :B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 没有边切割磁感线 (乙) a（b）、d（c）边垂直切割磁感线 B∥S，φ=0，E最大，I最大， 感应电流方向b到a (丙) 中性面:B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 B∥S，φ=0，E最大，I最大，感应电流方向a到b (丁) 中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面． （1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零（ ab和cd边都不切割磁感线），线圈中的电动势为零． （2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次． 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，如图所示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O0/． 1、线圈转动一周，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？ 回答问题： 4、试推导感应电动势大小的变化规律公式。 教师强调指出：线圈的中性面． 三．交变电流的变化规律 　　以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线 ） e为电动势在时刻t的瞬时值， Em为电动势的最大值（峰值）． =NB ωS 所以 令 则有 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时． （1）电动势按正弦规律变化 （2）电流按正弦规律变化 （3）电路上的电压按正弦规律变化 电流　　　　　　　　通过R时： 四、交流电的图像 a b c d K L A B a b c d k L A B a b c d K L A B a b c d k L A B a b c d k L A B 五、交变电流的种类 (1)正弦交流电 (2)示波器中的锯齿波扫描电压 (3)电子计算机中的矩形脉冲 (4)激光通信中的尖脉冲 1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 3、交变电流的变化规律： （1）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。 （2）大小变化规律-------按正弦规律变化： e=Emsinωt Em=NBSω叫电动势的最大值 i=Imsinωt Im=Em/R叫电流的最大值 u=Umsinωt Um=ImR叫电压的最大值 小结 2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 １、交变电流：　　　　和　 　　都随时间 做 的电流叫做交变电流． 电压和电流随时间按　　　　　　变化的交流电叫正弦交流电． ２、交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生　　　　　　　． ３、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都　　 不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做　　　．线圈平面每经过　 　 中性面一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变　 　． 大小 方向 周期性变化 正弦规律 交变电流 中性面 两次 ４、线圈从中性面开始转动，角速度是ω，线圈中的感应电动势的峰值是Em，那么在任一时刻t感应电动势的瞬时值e为　　　　　　．若线圈电阻为Ｒ，则感应电流的瞬时值Ｉ为　　　　　　　　． e= Emsinωt i= (Em/R)·sinωt 0 Em e -Em t 1. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈ab边长为20cm，ad边长为10cm，磁感应强度 B=0.01T，线圈的转速n=50r/s，求：电动势的最大值及对应的线圈位置。 0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。 2. 如图所示：匝数为N、面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为ω，求线圈从图示位置转过180度时间内的平均感应电动势。 ω . . . S 2N