物理人教版（2019）选择性必修第二册3.1交变电流（共22张ppt）

(共22张PPT)
3.1 交变电流
家庭用电使用220V交流电
演示：观察直流电压和交流电压的波形
电流、电压也随时间做周期性变化， 这样的电流叫作交变电流（alternating current，AC），简称交流。
方向不随时间变化的电流称为直流(direct current， DC)。电池供给的电流方向不随时间变化，所以属于直流。
交变电流经过电子电路的处理，也能变成直流，
演示：观察交变电流的方向
观察发光二极管的发光情况。实验现象说明了什么？
教学用发电机能够产生交变电流
结论：观察到两个极性不同的二极管交替发光，说明交变电流的方 向不断变化。
如图为交流发电机的示意图。装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上；导体做的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷 保持与外电路的连接。
1.在线圈由甲图转到乙图所示位置的过程中，AB边中电流向哪个方向流动
B→A
2.在线圈由丙图转到丁图所示位置的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？
A→B
3.转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中的电流最大？
①.甲和丙中φ最大，没有切割磁感线，E=0,i=0 ,此位置称为中性面
②.乙和丁中φ最小，但磁通量变化率最大，感应电动势最大，电流最大
假设电 流从E经过负载流向F的方向记为正，反 之为负，在横坐标轴上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应 的时刻，大致画出感应电流随 时间变化的曲线。
线圈转动时产生的感应电流
设t=0时线圈刚好转到中性面(如甲图）位置，此时导线AB的速度方向刚好与磁感线平行，因此感应电动势为0。
设线圈旋转的角速度为 ω ，AB和CD的长度为l，AD和BC的长度为d，则经过时间t，线框转过的角度θ=ωt ，如图所示。
线框旋转过程中AB和CD的速度 ，
与磁感线垂直的速度为
产生的感应电动势
S表示线框的面积。
设Em=ωBS，可知线框的电动势是随时间按正弦函数规律变化
的，为
式中Em是常数，表示电动势可能达到的最大值。
对于单匝线圈，Em=ωBS；如果线圈匝数为N，则Em=NωBS。
以当负载为电灯等纯电阻用电器时，负载两端的电压u、 流过的电流i，也按正弦规律变化，即
式中Um和im分别是电压和电流的最大值，也叫峰值，而e、u、i则是相应的物理量的瞬时值。
这种按正 弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流。电力系统中应用的大多是正弦式电流。
正弦式交变电流电动 势e、电流i和电压u随时间变化的图像。
正弦式电流是最简单、最基本的交变电流。
几种交变电流的波形
家庭电路中的
正弦式电流
示波器中的锯
齿形扫描电压
电子电路中的
矩形脉冲
线圈 (通常叫作电枢）转动，磁极不动 的发电机，叫作旋转电枢式发电机。如果磁极转动，电枢不动，这种发电机叫作旋转磁极式发电机。不论哪种发电机，转动的部分都叫转子， 不动的部分都叫定子。
旋转电枢式发电机转子产生的电流，如果电压很高，可 能发生火花放电，所以产生的 感应电动势也不能很高，输出的电压一般不超过500V。
旋转磁极式发电机能够产生几 千伏到几万伏的电压，输出功率可达几百兆瓦。所以，大 多数发电机是旋转磁极式的。
发电机的转子由蒸汽轮机、水轮机等带动。 蒸汽轮机、水轮机等将机械能传递给发电机，发电机将机械能转化为电能，输送给外电路。