5.1 交变电流 26张PPT

5.1交变电流
演示
1、直流电流(DC)
方向不随时间变化的电流
2、交变电流(AC)
大小和方向随时间做周期性变化的电流
一、交变电流
恒定电流:大小和方向不随时间变化的电流

【例1】下列表示交变电流的有（ ）
i




i
t










t





i
t

(A)
(B)
(C)
(D)
0
0
0
0


t
(E)
0


t
e
u
CE
交变电流是如
何产生的呢？
视频演示交流发电动机
丁
A
B
C
D
丙
A
B
甲
A
B
C
D
C
D

乙
A
B
C
D



问题：为什么会产生电流？
二、交变电流的产生
问题1:
当ABCD线圈在磁场中绕OO′轴转动时，哪些边切割磁感线?
A
B
C
D

将立体图转化为侧面图来分析
A
B
C
D

v








问题2:
判断线圈处在甲乙丙丁四个位置时是否产生感应电流？若有，标出电流方向；若无，说明原因。
问题3:
判断从甲转到乙电流方向变吗？从乙转到丙呢？
从丙转到丁？丁到甲？
I=0
I方向：dcbad
I=0
I方向：abcda
中性面:

①线圈通过中性面瞬间不切割磁感线，感应电动势、 感应电流为零。
③每当线圈经过中性面一次，感应电流方向就改变一次。
A
B
C
D

②中性面位置磁通量最大，磁通量的变化率等于０。
线圈平面与磁感线垂直的位置
特点：
【例2】一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时(　　)
A．线圈平面与磁感线方向平行
B．通过线圈的磁通量达到最大值
C．通过线圈的磁通量变化率达到最大值
D．线圈中的电动势达到最大值
B




问题4:线圈由甲转到乙，由乙转到丙，由丙转到丁，由丁转到甲的过程中电流大小变化吗？若变，如何变？
I=0
I方向：dcbad
I=0
I方向：abcda
三.交变电流的变化规律
在磁感应强度为B的匀强磁场中，矩形线圈AB边长为L1，BC边长为L2，逆时针绕垂直于磁场的轴匀速转动，角速度为ω，从中性面开始计时，经时间t，线圈中的感应电动势是多少？
A
B
C
D
问题：

A
B
C
D
L1
L2
θ
v
v2
θ=ωt
π-θ
V=ωL2/2
e=?BL1L2ωsinωt
e=BL1L2ωsinωt

e=N BL1L2ωsinωt
①线圈与中性面的夹角是多少？
②ab边速度方向与磁场方向夹角多大？
③ab边的速度是多少？
④ab边产生的感应电动势多大？
⑤线圈中感应电动势多大？

若线圈的匝数为N匝呢？


v1

θ
正弦式交变电流的变化规律
（线圈在中性面位置开始计时）
①电动势e随时间变化的规律:e= .
②负载两端的电压u随时间变化的规律:
u= .
③电流i随时间变化的规律:i= .
其中ω等于线圈转动的 , Em= .
Emsinωt
Umsinωt
Imsinωt
角速度
NBSω

0




e
t

Em
-Em




i
t
0


Im
-Im





Φ

t
0
t1
t2
t3
t4



Φm
-Φm

思考：磁通量变化规律？



u
t
0


Um
-Um




小结
1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。
3、交变电流的变化规律：
（1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。
（2）大小变化规律-------按正弦规律变化
e=Emsinωt Em=NBSω叫电动势的峰值
i=Imsinωt Im=Em/R叫电流的峰值
u=Umsinωt Um=ImR叫电压的峰值
2、产生：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动
四、交变电流的种类
(1)正弦交流电
(2)示波器中的锯齿波扫描电压
(3)电子计算机中的矩形脉冲
(4)激光通信中的尖脉冲
【例3】一矩形线圈，面积是0.01 m2，共200匝，线圈电阻不计，外接电阻R=1Ω，线圈在磁感应强度B=1/π T的匀强磁场中以ω=π rad/s的转速绕垂直于磁场的轴匀速转动，如图所示.若从中性面开始计时，求：
（1）线圈中感应电动势峰值是多少？写出其瞬时值表达式;
（2）线圈中感应电流的峰值是多少？写出其瞬时值表达式;
（3）外电路R两端电压的峰值是多少？写出其瞬时值表达式.

【演示2】











1
2
【演示2】






F






1
2