陕西省石泉县江南高级中学沪科版高中物理选修3-2课件：2.1 交变电流是怎样产生的 (2份打包)

2.1 交变电流是怎样产生的 1、直流电（DC）:电流方向不随时间而改变 一、电流的分类 2、交变电流（AC）：大小和方向都随时间作周期变化的电流，叫做交变电流，简称交流 判断以下电流和时间关系图象哪些属于直流，哪些属于交流？ 图1是直流 图3、4、5是交流 二、交流发电机 用来产生感应电动势的线圈（叫电枢） 用来产生磁场的磁极 1、基本组成 2、基本种类 旋转电枢式发电机 旋转磁极式发电机 三、交变电流的产生原理 演示：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 实验现象：缓慢转动线圈时，电流计指针在左右摇动，线圈每转一周，指针左右摆动一次． 　 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. 例1、如图所示，矩形线圈共100匝，ab边长L1＝0.40m，ad边长L2＝0.20m，在B＝0.1T的匀强磁场中以两短边中点连线为轴转动，转速n′＝50r/s.求： (1)线圈从图甲所示的位置起，转过180°的平均感应电动势为多大？ (2)线圈从图乙所示的位置起，转过180°的平均感应电动势为多大？ 解：线圈转动的周期为:T＝1s/50＝0.02s （1）ΔΦ1＝|Φ1'－Φ1|＝2BS＝2BL1L2 （2） 转过180°的时间为：Δt＝T/2＝0.01s 平均感应电动势为： 平均感应电动势为： 特点: B⊥S， Φ最大，E=0 , I=0 没有边切割磁感应线 中性面 线圈垂直于磁场的平面 (甲) a b c d (乙) a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线， a b c d 特点:B∥S，φ=0，E最大，I最大， 感应电流方向d-c-b-a-d 没有边切割磁感应线 特点:B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 中性面 (丙) a b c d * a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线， 特点:B∥S，φ=0，E最大，I最大， 感应电流方向a-b-c-d-a (丁) a b c d 开始新的周期 (戊) a b c d 总结： 线圈平面与磁感线_____的位置叫做中性面． （1）线圈经过_______时，穿过线圈的磁通量______，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_________． （2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，_______经过中性面，电流方向改变______． 中性面 最大 电动势为零 两次 两次 垂直 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O． 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． 四．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 ） 当ωt=π/2时 e为电动势在时刻t的瞬时值， Em为电动势的最大值（峰值） =B ωS 所以 则有 思考： 1、若线圈匝数为N，则感应电动势为 e = NBSωsin ωt 2、 NBSω的意义 感应电动势的最大值 Em= NBSω 3、该结论可推广至任何形状的线圈吗 4、转动轴必须是中心轴吗？ 与线圈形状无关 垂直于磁场的转轴均可 5、若线圈是从与磁场平行的位置开始计时，则电动势最大值、电动势瞬时值、电压、电流表达式又如何？ e = NBSωcos ωt 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： (正弦交变电流的图象) Em T/4 2T/4 3T/4 T π/2 π 3π/2 2π ωt t e o 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 小结： 1、交流发电机有两种，即 和 其中转动的部分叫 ，不动的部分叫 。 2、正弦交变电流的变化规律： （1）方向变化规律--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　　　　． （2）大小变化规律--按正弦规律变化： e=Emsinωt