人教版高二物理选修3-2 5.1交变电流 课件24张PPT

(共24张PPT)
第五章
交变电流
§
5.1
交变电流
直流(DC)
电流方向不随时间而改变
恒定电流：强弱和方向都不随时间改变的电流叫做恒定电流，简称直流。
大小和方向都随时间做周期性变化的电流,简称交流(AC)
一、交变电流的概念
交流发电机模型的原理简图
如何产生的呢？
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动
二、交变电流的产生
　
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
(v//B),
I=0
中性面（垂直磁场方向的平面）
没有边切割磁感线
过程分析（重点）
B∥S，Φ=0，E最大(v⊥B)，I最大，
感应电流方向b到a
(乙)
a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，
过程分析（重点）
(丙)
B⊥S，
Φ最大，
E=0
,
I=0
中性面
过程分析（重点）
B∥S，
Φ
=0，E最大，I最大，
感应电流方向a到b
过程分析（重点）
1.中性面：垂直磁场方向的平面．
（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大φ=BS，但△φ/△t
=0最小，（ab和cd边都不切割磁感线），线圈中的感应电动势为零．
（2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次．
2.线圈平行于磁感线时，φ=0,△φ/△t最大，感应电动势最大。
强调：
过程分析（重点）
设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O．
1．线圈转动一周，电流方向改变多少次？
2．线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势是最大还是最小？
3．线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最大还是最小？
回答问题：
4．试推导感应电动势大小的变化规律公式。
三、交变电流的变化规律（重点）
令
则有
e为电动势在时刻t的瞬时值，
Em为电动势的最大值（峰值）NBSω
=NBSω
以线圈经过中性面开始计时，切割边L1，另一边L2,推导任意时刻t线圈中的感应电动势
成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时．
（1）电动势按正弦规律变化
（2）电流按正弦规律变化
（3）电路上的电压按正弦规律变化
电流　　　　　　　　通过R时：
三、交变电流的变化规律（重点）
交流电的变化规律还可以用图像来表示，在直角坐标系中，横轴表示线圈平面跟中性面的夹角（或者表示线圈转动经过的时间t），纵坐标表示感应电动势e（感应电流I）。
四、交流电的图象
五、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
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叫电动势的最大值
i=Imsinωt
Im=Em/R叫电流的最大值
u=Umsinωt
Um=ImR叫电压的最大值
小结
2．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动
１．交变电流：　　　　和　
　　都随时间做
的电流叫做交变电流．
　　
　　
电压和电流随时间按　　　　　　变化的交流
电叫正弦交流电．
２．交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生　　　　　　　．
３．当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都　　
不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做　　　　．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变　　　　．
大小
方向
周期性变化
正弦规律
感应电流
中性面
两次
４．线圈从中性面开始转动，角速度是，线圈中的感应电动势的峰值是Em，那么在任一时刻t感应电动势的瞬时值e为　　　　　　　
　．
若线圈电阻为Ｒ，则感应电流的瞬时值Ｉ为　　　　　　　　．
0
Em
e
-Em
t
e=
Emsinωt
i=
(Em/R)·sinωt
1.
矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈ab边长为20cm，ad边长为10cm，磁感应强度
B=0.01T，线圈的转速n=50r/s，求：电动势的最大值及对应的线圈位置。
0.0628V
线圈平面与磁场方向平行。
2.
如图所示：匝数为N、面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为ω，求线圈从图示位置转过180度时间内的平均感应电动势。
ω
.
.
.
E
平均
=
S
2N
B
ω/π
交流发电机简介
科学漫步：交流发电机
（1）发电机的基本组成：
①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）②用来产生磁场的磁极
（2）发电机的基本种类
①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）
无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子
1．下面哪些因素影响交流发电机产生的电动势的最大值
【
】
A．磁感强度
B．线圈匝数
C．线圈面积D．线圈转速
E．线圈初始位置
2．甲、乙两电路中电流与时间关系如图，属于交变电流的是
【
】
　　　A．甲乙都是
　B．甲是乙不是
　　　C．乙是甲不是
D．甲乙都不是
甲
乙
B
ABCD
3.一正弦交流发电机的电动为
若将此发电机的转速和磁场均增加一倍，试写出这时电动势的表达式．