交變電流(000002)

1、1知道交變電流的概念2理解交變電流的產(chǎn)生3知道交變電流的變化規(guī)律以及交流電的圖象 方向方向不隨時(shí)間變化的電流稱為直流電不隨時(shí)間變化的電流稱為直流電。例如電。例如電池池供給的供給的電流。電流。 大小大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化和方向都隨時(shí)間做周期性變化,這樣的電流這樣的電流叫做交變電流叫做交變電流。例如家庭。例如家庭照明電路中的照明電路中的電流。電流。1、直流電流、直流電流(DC)一、交變電流的概念一、交變電流的概念2、交變交變電流電流(AC) 下列的電流下列的電流i 隨時(shí)間隨時(shí)間t 變化的變化的圖象中圖象中, ,表示交流電表示交流電的是的是( ( ) )BCDiOtAiOtCiOtBiOtD

2、交變電流的產(chǎn)生（運(yùn)用原創(chuàng)3D max課件講解）截取截取0:300:30分分1:171:17分分二、二、交變電流交變電流的產(chǎn)生的產(chǎn)生選取線圈運(yùn)動(dòng)過程中如圖所示的幾個(gè)特殊時(shí)刻選取線圈運(yùn)動(dòng)過程中如圖所示的幾個(gè)特殊時(shí)刻進(jìn)行研究進(jìn)行研究1、過程分析、過程分析將立體圖轉(zhuǎn)化為平面正視圖此此時(shí)時(shí)線線圈圈具具有有的的特特點(diǎn)點(diǎn)線圈平面與磁場(chǎng)線圈平面與磁場(chǎng)垂直垂直，速度方向與磁場(chǎng)方向，速度方向與磁場(chǎng)方向平行平行磁通量為最大磁通量為最大磁通量的變化率為磁通量的變化率為0感應(yīng)電流感應(yīng)電流 為為0感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為為0我們稱為我們稱為中性面中性面將立體圖轉(zhuǎn)化為平面正視圖此此時(shí)時(shí)線線圈圈具具有有的的特特點(diǎn)點(diǎn)線圈平面與線

3、圈平面與磁場(chǎng)磁場(chǎng)平行平行，速度方向與磁場(chǎng)速度方向與磁場(chǎng)方向方向垂直垂直磁通量磁通量為為 0磁通量的變化磁通量的變化率最大率最大感應(yīng)電流感應(yīng)電流 最大最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大最大將立體圖轉(zhuǎn)化為平面正視圖將立體圖轉(zhuǎn)化為平面正視圖如圖乙如圖乙如圖甲如圖甲（1）線圈）線圈經(jīng)過經(jīng)過中性面中性面時(shí)，穿過線圈的時(shí)，穿過線圈的磁通量最大磁通量最大，但，但磁通量的變化率為零，線圈中的磁通量的變化率為零，線圈中的電動(dòng)勢(shì)為電動(dòng)勢(shì)為零零。（2）線圈）線圈經(jīng)過經(jīng)過垂直中性面垂直中性面時(shí)，穿過線圈的時(shí)，穿過線圈的磁通量為零磁通量為零，但磁通量的變化率最大，線圈中的但磁通量的變化率最大，線圈中的電動(dòng)勢(shì)為最大電動(dòng)勢(shì)為最大

4、。（3）線圈）線圈經(jīng)過中性面時(shí)，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過中性面時(shí)，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周一周，兩次兩次經(jīng)過中性面，電流方向改變經(jīng)過中性面，電流方向改變兩兩次次。2、特點(diǎn)、特點(diǎn)小結(jié)小結(jié)例例1. 矩形線框繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)且在線框平面的軸勻矩形線框繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)且在線框平面的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了交變電流，下列說法正確的是速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了交變電流，下列說法正確的是( )A當(dāng)線框位于中性面時(shí)，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大當(dāng)線框位于中性面時(shí)，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B當(dāng)穿過線框的磁通量為零時(shí)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)當(dāng)穿過線框的磁通量為零時(shí)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零也為零C每當(dāng)線框經(jīng)過中性面時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流

5、方每當(dāng)線框經(jīng)過中性面時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流方向就改變一次向就改變一次D線框經(jīng)過中性面時(shí)，各邊不切割磁感線線框經(jīng)過中性面時(shí)，各邊不切割磁感線CDABCDBvA(B)D(C)t = 0vv中性面中性面 如圖，線圈如圖，線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度角速度。經(jīng)過時(shí)間。經(jīng)過時(shí)間 t，AB、CD寬寬 L1，AD、BC 長(zhǎng)長(zhǎng) L2AB 邊邊中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：三、交變電流三、交變電流的的一般一般變化變化規(guī)律規(guī)律 e1 = BL1vsin = BL1 sin tL22e = 2BL1 sin t = BSsin t L22當(dāng)線圈匝數(shù)為當(dāng)線

6、圈匝數(shù)為 N 時(shí)時(shí)（1）電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律）電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化：變化：e = Emsin t 轉(zhuǎn)軸垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)軸垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)e = NBL1L2sin t = NBSsin t 令令 Em= NBSL1L2 則有則有 e = Emsin t 1、交變電流、交變電流的變化規(guī)律的變化規(guī)律 2、成立條件、成立條件（2）電流按正弦規(guī)律變化：）電流按正弦規(guī)律變化：i = Imsin t e = Emsin t eOT/42T/43T/4T/23/22tt四、交流電的四、交流電的圖象圖象 作圖時(shí)規(guī)定感應(yīng)電動(dòng)作圖時(shí)規(guī)定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正方向?yàn)閯?shì)正方向?yàn)閍bcdaEm= n

7、Bse = EmsintEmEmabcdabcdabcdKLabcdabcdKLKLKLKLiOT/42T/43T/4T/23/22tt作圖時(shí)規(guī)定感應(yīng)電流作圖時(shí)規(guī)定感應(yīng)電流正方向?yàn)檎较驗(yàn)閐cbadIm= nBs/(R + r)i = ImsintImImabcdabcdabcdKLabcdabcdKLKLKLKL四、交流電的四、交流電的圖象圖象 eOT/42T/43T/4T/23/22ttEmEmiOT/42T/43T/4T/23/22ttImIm電路中的電動(dòng)勢(shì)和電流關(guān)系電路中的電動(dòng)勢(shì)和電流關(guān)系例例2. 一矩形線圈，繞垂直于勻一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平

8、面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)勢(shì) e 隨時(shí)間的變化如圖所示，隨時(shí)間的變化如圖所示，下列說法中正確的是下列說法中正確的是() A. t1 時(shí)刻通過的磁通量為零時(shí)刻通過的磁通量為零 B. t2 時(shí)刻通過的磁通量的絕對(duì)值最大時(shí)刻通過的磁通量的絕對(duì)值最大 C. t3 時(shí)刻通過的磁通量變化率的絕對(duì)值最大時(shí)刻通過的磁通量變化率的絕對(duì)值最大 D. 每當(dāng)每當(dāng) e 變換方向時(shí)通過的磁通量的絕對(duì)值最大變換方向時(shí)通過的磁通量的絕對(duì)值最大【解析解析】因電動(dòng)勢(shì)按余弦規(guī)律變化，故初始時(shí)刻線圈因電動(dòng)勢(shì)按余弦規(guī)律變化，故初始時(shí)刻線圈處于垂直中性面的位置，處于垂直中性面的位置，至至 t1 時(shí)刻恰

9、好到達(dá)中性面，時(shí)刻恰好到達(dá)中性面，磁通量最大，磁通量最大，A 錯(cuò)；錯(cuò)；t2時(shí)刻又垂直中性面，磁通量為時(shí)刻又垂直中性面，磁通量為零，但其變化率最大，零，但其變化率最大，B 錯(cuò)；錯(cuò)；t3 時(shí)刻又到達(dá)中性面，時(shí)刻又到達(dá)中性面，磁通量最大，但其變化率為零，磁通量最大，但其變化率為零，C錯(cuò)；錯(cuò)；e 變換方向時(shí)變換方向時(shí)正是其大小為零時(shí)，也恰好是磁通量最大時(shí)。正是其大小為零時(shí)，也恰好是磁通量最大時(shí)?！敬鸢复鸢浮緿五、其他交變電流波形圖五、其他交變電流波形圖示波器中的示波器中的鋸齒波掃描鋸齒波掃描電壓電壓電子計(jì)算電子計(jì)算機(jī)中的矩機(jī)中的矩形脈沖形脈沖激光通信用激光通信用的尖脈沖的尖脈沖家庭電路家庭電路中的正弦

10、中的正弦式電流式電流1. 交變電流交變電流：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流。：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流。2. 交變電流交變電流的變化規(guī)律的變化規(guī)律：（2）大小變化規(guī)律）大小變化規(guī)律-按按正弦規(guī)律正弦規(guī)律變化：變化： e=Emsint Em=NBS 叫叫電動(dòng)勢(shì)的最大值電動(dòng)勢(shì)的最大值 i=Imsint Im=Em/R 叫叫電流的最大值電流的最大值 u=Umsint Um=ImR 叫叫電壓的最大值電壓的最大值 正弦正弦式式交變電流規(guī)律交變電流規(guī)律（1）方向變化規(guī)律）方向變化規(guī)律-線圈平面每經(jīng)過線圈平面每經(jīng)過中性面中性面一次，感一次，感應(yīng)電流的應(yīng)電流的方向就改變方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)

11、動(dòng)一次；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周一周，感應(yīng)電流的方，感應(yīng)電流的方向改變向改變兩次兩次。 規(guī)律規(guī)律物理量物理量 函數(shù)表達(dá)式函數(shù)表達(dá)式圖象圖象磁通量磁通量mcos tBScos t電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)eEmsin tnBSsin t電壓電壓uUmsin t sin t電流電流iImsin t sin tD1.如圖甲所示，一矩形線圈如圖甲所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞過放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞過ab、cd中點(diǎn)的軸中點(diǎn)的軸OO以角速度以角速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)若以線圈平面與逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角磁場(chǎng)夾角45時(shí)時(shí)(如圖乙如圖乙)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自a流流向向b時(shí)，電流方向?yàn)檎齽t下列四幅圖中正確的是時(shí)，電流方向?yàn)檎齽t下列四幅圖中正確的是 ( )2. 如如圖甲為圖甲為某某小型交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁感小型交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO 勻勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻 R 10 連接，連接，與電阻與電阻 R并聯(lián)的交流電壓表為理想電壓表，示數(shù)是并聯(lián)的交流電壓表為理想電壓表，示數(shù)是 10 V。圖乙圖乙是矩形線圈中磁通量是矩形線圈中磁通量 隨時(shí)間隨時(shí)