高中物理 3.2《交變電流是怎樣產(chǎn)生的》課件 新人教選修32

1、2021/8/11 星期三13.2 交變電流是怎樣產(chǎn)生的2021/8/11 星期三2一、交流發(fā)電機(jī)用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈（叫電樞）用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極（基本組成）2021/8/11 星期三32021/8/11 星期三4交流發(fā)電機(jī)模型的原理簡(jiǎn)圖2021/8/11 星期三5滑環(huán)和電刷2021/8/11 星期三6（基本種類）旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)(圖a)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)(圖b) (無(wú)論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分叫定子。)區(qū)別：前者，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不能很高； 后者，能克服上述缺點(diǎn)，提供很高的電壓。2021/8/11 星期三7二、交變電流的產(chǎn)生原理矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)2021

2、/8/11 星期三8實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)線圈時(shí)，電流計(jì)指針在左右搖動(dòng)，線圈每轉(zhuǎn)一周，指針左右擺動(dòng)一次1交變電流：大小和方向都隨時(shí)間作周期變化的電流，叫做交變電流，簡(jiǎn)稱交流 2閉合的線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生交變電流，但這不是產(chǎn)生交流的唯一方式（如:旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)）2021/8/11 星期三9二、交變電流的產(chǎn)生原理矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)2021/8/11 星期三10 為了能更方便地說(shuō)明問(wèn)題，我們將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖來(lái)分析.2021/8/11 星期三11 特點(diǎn): BS， 最大， E=0 , I=0 中性面沒(méi)有邊切割磁感應(yīng)線(甲) abcd2021/8/1

3、1 星期三12特點(diǎn):BS，=0，E最大，I最 大，感應(yīng)電流方向d-c-b-a-d(乙)a（b）、d（c）邊垂直切割磁感應(yīng)線，abcd2021/8/11 星期三13特點(diǎn):BS， 最大， E=0 , I=0 中性面沒(méi)有邊切割磁感應(yīng)線(丙)abcd2021/8/11 星期三14特點(diǎn):BS，=0，E最大，I最 大，感應(yīng)電流方向a-b-c-d-aa（b）、d（c）邊垂直切割磁感應(yīng)線，(丁)abcd2021/8/11 星期三15開(kāi)始新的周期(戊) abcd2021/8/11 星期三16 設(shè)正方形線圈的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中繞垂直于磁場(chǎng)的對(duì)稱軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，ab和cd邊垂直于紙面，轉(zhuǎn)軸為O1

4、、線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電流方向改變多少次？2、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)磁通量最大？這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是最大還是最??？3、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)磁通量最小？這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是最大還是最??？回答問(wèn)題：4、試推導(dǎo)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的變化規(guī)律公式。2021/8/11 星期三17 1中性面：線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面 （1）線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為零（ ab和cd邊都不切割磁感線），線圈中的電動(dòng)勢(shì)為零 （2）線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次經(jīng)過(guò)中性面，電流方向改變兩次2021/8/11 星期三18三交變電流的變化規(guī)律 (數(shù)學(xué)表達(dá)式) 以線圈經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，在時(shí)刻

5、t線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（ab和cd邊切割磁感線 ）所以當(dāng)t=/2時(shí)則有 e為電動(dòng)勢(shì)在時(shí)刻t的瞬時(shí)值，Em為電動(dòng)勢(shì)的最大值（峰值）.=NB S 2021/8/11 星期三19 成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) （1）電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化（2）電流按正弦規(guī)律變化 （3）電路上的電壓按正弦規(guī)律變化 電流通過(guò)R時(shí)： 2021/8/11 星期三20(正弦交變電流的圖象)eoEmT/42T/43T/4T/23/22ttabcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB2021/8/11 星期三21小結(jié)：1、交流發(fā)電機(jī)有兩種，即 和 其中轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫 ，不動(dòng)的部分

6、叫 。2、正弦交變電流的變化規(guī)律：（1）方向變化規(guī)律-當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時(shí)，線圈各邊都不切割磁感線，線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流，這樣的位置叫做線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，因此線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向改變（2）大小變化規(guī)律-按正弦規(guī)律變化： e=Emsint Em=NBS叫電動(dòng)勢(shì)的最大值 i=Imsint Im=Em/R 叫電流的最大值 u=Umsint Um=ImR 叫電壓的最大值 中性面兩次旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)電樞式轉(zhuǎn)子定子2021/8/11 星期三22 例題:一矩形線圈，面積為s，匝數(shù)為N，在場(chǎng)強(qiáng)為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞著中軸oo做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為，磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)軸垂直，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，求：（1）線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值？（2）線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式？（3）若線圈中的電阻為R，則線圈中的電流的最大值為多少？（4）線圈中的電流瞬時(shí)表達(dá)式？2021/8/11 星期三23練習(xí):1.對(duì)于正弦交流電，下列說(shuō)法正確的是（ ） A.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電流大小改變兩次 B.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電流大小不變 C.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電流大小隨時(shí)改變 D.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電流大小改變四次2.手搖發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小燈泡為何一閃一閃的呢？（1）燈泡發(fā)光需要一定的電壓，當(dāng)U定Um時(shí)，就能使燈泡發(fā)光。（2）如圖，當(dāng)T