1.1怎样描述交变电流 课件23张PPT
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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），大小可以改变噢！
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
i
t
0
(2)
i
t
0
(1)
i
t
0
(3)
i
0
t
(4)
i
0
t
(5)
（1）（2）（5）
一、交流发电机
1．原理：
2．构造：
3．种类：
由法拉第电磁感应定律可知，只要通过闭合导体的磁通量发生变化，就可以产生感应电动势和感应电流．
a
b
d
C
a
b
d
C
2．构造：
发电机主要由线圈(电枢)和磁极两部分组成．
一、交流发电机
1．原理：
2．构造：
3．种类：
由法拉第电磁感应定律可知，只要通过闭合导体的磁通量发生变化，就可以产生感应电动势和感应电流．
发电机主要由线圈(电枢)和磁极两部分组成．
磁极
电枢
电枢
磁极
a
b
d
C
G
_
+
简易交流发电机：
二、交变电流的产生原理
1、线圈在匀强磁场B中绕垂直于磁场的中心
轴匀速转动
a
b
d
C
2：在线圈转动的过程中，ab、cd长度L1，
切割磁感线，产生感应电动势。
3、研究一周期转动过程中，几个特殊位置
磁通量
O
a(b)
d(c)
v
v
B
O
a(b)
d(c)
v
v
B
电流方向：
感应电动势
a
b
c
d
B
a
d
v
O
v
d
O
a
v
B
v
匀强磁场B，ab、cd长度L1，线圈面积为S，速度为V
中性面
中性面的垂面
位置
线圈平面与磁场垂直
线圈平面与磁场平行
感应电动势
零
2nBL1V
电流方向
磁通量
φM=BS
零
磁通量变化率
O
a
d
v
v
B
改变
不变
零
最大
B
a
d
v
O
v
最大
最大
1．关于中性面，下列说法正确的是( )
A．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零
B．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大
C．线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次
D．线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次
AC
例1
三、交变电流的变化规律
匀强磁场B,矩形线圈逆时针绕中轴匀速转动，角速度为ω, ab、cd长度L1，ad、bc长度为L2，线圈从中性面 开始转动，经过时间t ：
a(b)
O
V
V
d(c)
ω
2、线圈与中性面的夹角是多少
1、ab、cd边的速度是多大
3、ab边的速度方向与磁场方 向的的夹角是多少
4、ab边感应电动势是多大
5、线圈中总的感应电动势多大
a(b)
O
V
V
d(c)
wt
wt
2、线圈与中性面的夹角是多少
1、ab、cd边的速度：
3、ab边的速度方向与磁场方 向的的夹角是多少
5、ab边感应电动势是多大
4、线圈中总的感应电动势多大
1、电动势按正弦规律变化
2、电流：
3、电压：
4、成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时
开始计时，与线圈的形状、转轴的位置无关。
有一10匝正方形线框，边长为
20 cm，线框总电阻为1Ω，线框
绕OO′轴以10π rad/s的角速度
匀速转动，如图所示，垂直于线
框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5T．
例2
(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电
流最大值分别是多少？
(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势
的瞬时值是多大？
(3)写出感应电动势随时间变化的表达式．
．
(3)由于线框转动是从中性面开始计时的， 所以瞬时表达式为
e＝Emsinωt＝6.28sin10πt V.
(1)
(2)线框转过60°时，感应电动势
E＝Emsin60°≈5.44 V.
四、用图象描述交变电流的变化规律(在中性面时t＝0)
函数
图象
说明
电动势
e＝Emsinωt＝nBSωsinωt
S为线圈的面积，n为线圈的匝数，r为线圈的电阻(内阻)，R为外电阻
电压
u＝Umsinωt＝sinωt
电流
i＝Imsinωt＝ sinωt
磁通量
a(b)
O
V
V
d(c)
wt
wt
匀强磁场B,矩形线圈逆时针绕中轴匀速转动，角速度为ω, ab、cd长度L1，ad、bc长度为L2，线圈从中性面 开始转动，经过时间t ：
穿过线圈的磁通量φ是多少 ：
四、用图象描述交变电流的变化规律(在中性面时t＝0)
函数
图象
说明
电动势
e＝Emsinωt＝nBSωsinωt
S为线圈的面积，n为线圈的匝数，r为线圈的电阻(内阻)，R为外电阻
电压
u＝Umsinωt＝sinωt
电流
i＝Imsinωt＝sinωt
磁通量
Φ=Φmcosωt＝BScosωt
例3
如图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的( )
A．周期是0.01 s
B．最大值是311 V
C．有效值是311 V
D．表达式为u＝220sin100πt(V)
B
1、电动势按正弦规律变化
2、电流按正弦规律变化
3、电压按正弦规律变化
4、线圈每经过中性面1次，感应电流的方向就改变1次；线圈每转动1周，感应电流的方向就改变2次。
五、小结：
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），大小可以改变噢！
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
i
t
0
(2)
i
t
0
(1)
i
t
0
(3)
i
0
t
(4)
i
0
t
(5)
（1）（2）（5）
一、交流发电机
1．原理：
2．构造：
3．种类：
由法拉第电磁感应定律可知，只要通过闭合导体的磁通量发生变化，就可以产生感应电动势和感应电流．
a
b
d
C
a
b
d
C
2．构造：
发电机主要由线圈(电枢)和磁极两部分组成．
一、交流发电机
1．原理：
2．构造：
3．种类：
由法拉第电磁感应定律可知，只要通过闭合导体的磁通量发生变化，就可以产生感应电动势和感应电流．
发电机主要由线圈(电枢)和磁极两部分组成．
磁极
电枢
电枢
磁极
a
b
d
C
G
_
+
简易交流发电机：
二、交变电流的产生原理
1、线圈在匀强磁场B中绕垂直于磁场的中心
轴匀速转动
a
b
d
C
2：在线圈转动的过程中，ab、cd长度L1，
切割磁感线，产生感应电动势。
3、研究一周期转动过程中，几个特殊位置
磁通量
O
a(b)
d(c)
v
v
B
O
a(b)
d(c)
v
v
B
电流方向：
感应电动势
a
b
c
d
B
a
d
v
O
v
d
O
a
v
B
v
匀强磁场B，ab、cd长度L1，线圈面积为S，速度为V
中性面
中性面的垂面
位置
线圈平面与磁场垂直
线圈平面与磁场平行
感应电动势
零
2nBL1V
电流方向
磁通量
φM=BS
零
磁通量变化率
O
a
d
v
v
B
改变
不变
零
最大
B
a
d
v
O
v
最大
最大
1．关于中性面，下列说法正确的是( )
A．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零
B．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大
C．线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次
D．线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次
AC
例1
三、交变电流的变化规律
匀强磁场B,矩形线圈逆时针绕中轴匀速转动，角速度为ω, ab、cd长度L1，ad、bc长度为L2，线圈从中性面 开始转动，经过时间t ：
a(b)
O
V
V
d(c)
ω
2、线圈与中性面的夹角是多少
1、ab、cd边的速度是多大
3、ab边的速度方向与磁场方 向的的夹角是多少
4、ab边感应电动势是多大
5、线圈中总的感应电动势多大
a(b)
O
V
V
d(c)
wt
wt
2、线圈与中性面的夹角是多少
1、ab、cd边的速度：
3、ab边的速度方向与磁场方 向的的夹角是多少
5、ab边感应电动势是多大
4、线圈中总的感应电动势多大
1、电动势按正弦规律变化
2、电流：
3、电压：
4、成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时
开始计时，与线圈的形状、转轴的位置无关。
有一10匝正方形线框，边长为
20 cm，线框总电阻为1Ω，线框
绕OO′轴以10π rad/s的角速度
匀速转动，如图所示，垂直于线
框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5T．
例2
(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电
流最大值分别是多少？
(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势
的瞬时值是多大？
(3)写出感应电动势随时间变化的表达式．
．
(3)由于线框转动是从中性面开始计时的， 所以瞬时表达式为
e＝Emsinωt＝6.28sin10πt V.
(1)
(2)线框转过60°时，感应电动势
E＝Emsin60°≈5.44 V.
四、用图象描述交变电流的变化规律(在中性面时t＝0)
函数
图象
说明
电动势
e＝Emsinωt＝nBSωsinωt
S为线圈的面积，n为线圈的匝数，r为线圈的电阻(内阻)，R为外电阻
电压
u＝Umsinωt＝sinωt
电流
i＝Imsinωt＝ sinωt
磁通量
a(b)
O
V
V
d(c)
wt
wt
匀强磁场B,矩形线圈逆时针绕中轴匀速转动，角速度为ω, ab、cd长度L1，ad、bc长度为L2，线圈从中性面 开始转动，经过时间t ：
穿过线圈的磁通量φ是多少 ：
四、用图象描述交变电流的变化规律(在中性面时t＝0)
函数
图象
说明
电动势
e＝Emsinωt＝nBSωsinωt
S为线圈的面积，n为线圈的匝数，r为线圈的电阻(内阻)，R为外电阻
电压
u＝Umsinωt＝sinωt
电流
i＝Imsinωt＝sinωt
磁通量
Φ=Φmcosωt＝BScosωt
例3
如图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的( )
A．周期是0.01 s
B．最大值是311 V
C．有效值是311 V
D．表达式为u＝220sin100πt(V)
B
1、电动势按正弦规律变化
2、电流按正弦规律变化
3、电压按正弦规律变化
4、线圈每经过中性面1次，感应电流的方向就改变1次；线圈每转动1周，感应电流的方向就改变2次。
五、小结：