课件33张PPT。第一节 交变电流学习目标:2.理解交变电流的产生原理,知道什么是中性面。3.掌握交变电流的变化规律及表示方法。4.理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。1.理解交变电流、直流的概念。转子定子【演示实验】把交流发电机接到电流表上。
请同学们注意观察电流表指针摆动的情况?现象:指针左右摆动。为什么会出现这种现象呢?概念:1.交变电流:
大小和方向都随时间做周期性的变化.
简称交流(AC)2.直流电:
方向不随时间变化的电流(DC)
恒定电流:大小和方向不随时间变化的电流
观察下列几个电流与时间的图象,判断哪些是交变电流(1)(2)(5)一、交变电流(交流电)的产生
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) B⊥S, Φ最大, E=0 , I=0 没有边切割磁感应线中性面:线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面B∥S,φ=0,E最大,I最大,
(乙)a(b)、d(c)边垂直切割磁感应线,感应电流方向 a到b
(丙)B⊥S, Φ最大, E=0 , I=0
又见中性面B∥S,φ=0,E最大,I最大,
感应电流方向b到a (丁)那么整个连续的过程是怎么样的呢?0最大0反向最大特点:a. 磁通量Φ为0
b. E最大,磁通量的变化率ΔΦ/Δt最大
(1)(甲)(丙)中性面(线圈与磁感线垂直的平面)(2)(乙)(丁)最大值面(线圈垂直中性面)结论:特点: a. 磁通量Φ最大b. E=0,磁通量的变化率ΔΦ/Δt为零c. 当线圈转至中性面时,电流方向发 生改变d. 线圈转动一周电流方向改变两次
二、交变电流的变化规律问题1、若单匝线框所处位置与中性面垂直,设磁感应强度大小为B ,ab边和cd边长均为L1,ad边和bc边长为L2,线框绕垂直于磁场并且过ad和bc边中点的轴旋转,角速度大小为ω. 问: ab边和cd边切割产生的电动势分别是多大? 中性面E =Eab+Ecd=BL1v5+BL1v6=BL1L2ω=BsωacdHF中性面问题2.若单匝线框从中性面开始转动,经过一段时间t,在这一时刻整个线框产生的电动势又是多大?问题2.若单匝线框从中性面开始转动,经过一段时间t,在这一时刻整个线框产生的电动势又是多大?中性面中性面e=BSωsinωt=Emsinωt瞬时值峰值问题3.若n匝线框从中性面开始转动,经过一段时间t,在这一时刻整个线框产生的电动势又是多大?中性面问题4.若有n匝线框在匀速转动,整个线框的总电阻为r,外电阻为R,则通过电阻的电流和电阻两端的电压分别是多少?中性面问题5.前面是用表达式表示交流电的变化规律,怎样用图象表示交流电的变化规律?作图时规定感应电动势正方向为dcbad作图时规定感应电流正方向为dcbad思考:线圈在什么位置电流方向会发生
改变?
思考:若线框从垂直中性面开始计时,在t时刻线圈中的感应电动势?并画出图象。e=nBsωcosωt=EmcosωtEm 通过以上分析可知:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,可以得到按正弦规律变化的交变电流,这种交变电流叫做正弦式交变电流,简称正弦式电流.
在目前的电力系统中应用的大多是正弦式电流.
本节课小结:3、正弦式交变电流的规律:(从中性面开始计时)
2、中性面的特点:1、交变电流:大小和方向都随时间做周期性的变化磁通量最大为Φm;
e=0;电流方向改变。(若从垂直中性面开始计时:e=Emcosωt i=Imcosωt u=Umcosωt )4、交变电流的图像:正(余)弦曲线课堂巩固:例1 线圈在匀强磁场中匀速转动,产生交变电流的图象如图所示,由图示可知( )
A、在A和C时刻线圈处于磁通量变化率最大位置B、在A和C时刻穿过线圈的磁通量为最大C、在B时刻到D时刻线圈转过的角度为π弧度D、若从B时刻到D时刻经过0.01s,则在1s内交变电流的方向改变100次 ACD例2 如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=2 T,匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动,角速度ω=200 rad/s。已知ab=0.1 m,bc=0.2 m,
(1)感应电动势的最大值;
(2)设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直,写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式;1、一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动,线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示。下面说法中正确的( )
A.t1时刻通过线圈的磁通量为零
B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D.每当e转换方向时,通过线圈的磁通量的绝对值都为最大D课堂练习:2、如图,匀强磁场的磁感应强度B=2 T,匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动,转速n=50 r/s。已知 ab=0.1 m,bc=0.2 m,线圈的总电阻R=12Ω, 试求: (1)线圈中感应电动势和感应电流的最大值;
(2)从中性面开始计时,当ωt=30°时,线圈中感应电动势和感应电流的瞬时值各是多大?