教科版_选修3-2_ 第二章 交变电流 _ 1. 交变电流课件34张PPT

第一节 交变电流
【演示】手摇发电机
观察二极管的发光情况
交替发光
通过二极管的电流方向是周期性变化的
线框中产生的感应电流方向是变化的
单向导电性
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

问题:
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）
转子
电刷
电刷
定子
交流电的的产生(以AB边为例)
B A
A B
甲到乙、乙到丙的过程电流方向
丙到丁、丁到甲的过程电流方向
丙
乙
丁
甲
电流方向发生改变
电流方向发生改变
无
有,B到A
无
有,从A到B
问题: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?
a
c
d
H
F
θ
V3
V4
中性面
V3
θ
θ
V3⊥
V3∥
V4⊥
V4∥
瞬时值
峰值
(θ=ωt )
e1=BLab V3⊥+BLcd V4⊥
=BL1v3sin wt+ BL1 V4sin wt
=BL1wL2/2 sin wt+ BL1wL2/2 sin wt
=BWL1L2 sin wt= BWS sin wt
问题: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?
v
u
i
θ
V3
V4
中性面
瞬时值
瞬时值
峰值
峰值
小结:
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.

t
ωt
T
3T/4
T/2
T/4
O
3π/2
π
π/2
2π
e
Em=nBsω
Em
作图时规定感应电动势正方向为dcbad
c
b
d
a
a
a
a
a
b
b
b
d
d
d
d
c
c
c
t
ωt
T
3T/4
T/2
T/4
O
3π/2
π
π/2
2π
i
Im
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；
a
b
c
d
O
O/
B
本节课小结:
2、正弦式交变电流的规律:(从中性面开始计时)
3、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。
峰值
回顾解释【演示1】中小灯泡为什么会闪亮?
一个周期中闪亮几次?
t
ωt
T
3T/4
T/2
T/4
O
3π/2
π
π/2
2π
u
Um
t1
t2
t3
t4
U1
-U1
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
巩固练习：
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）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？
a
b
c
d
O
O/
B
科学漫步
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=Emcosωt
t
ωt
T
3T/4
T/2
T/4
O
3π/2
π
π/2
2π
e
Em
类比延伸
如图所示， ABC 是由均匀细导线制成面积为S的等边三角形线框，它以 AC 为转轴，在磁感应强度为 B 的恒定的匀强磁场中以恒定的角速度ω转动（俯视为逆时针旋转）, 磁场方向与 AC 垂直指向纸内．请写出从这一时间开始计时,感应电动势随时间变化的关系式.
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
A
C
B
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
A
C
B
e=nBSωsinωt
（n=1）
思考：通过线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴旋转切割产生的电动势与线圈的形状是否有关？
作业：
1、课下阅读“科学漫步”了解有关交流发电机的知识。
2、书面完成P33“问题与练习”第3、4、5题。
　科学漫步 交流发电机
　　
　　发电机的基本组成?
　　发电机的基本种类?
交流发电机简介
（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
返回
中性面的概念
思考:在这个位置磁通量是多大?
电动势是零
此时线圈所在的平面叫做中性面
A
(B)
(C)
D
v1
v2
问题1
返回
Φ最大
问题2:整个单匝线框在与中性面垂直位置时产生的感应电动势是多大?
(c)
D
v3
v4
e=Eab+Ecd=BL1v3+BL1v4=BL1L2ω=Bωs
思考:磁通量是多大?
中性面
A(B)
返回
D
(c)
(B)
A
v5
v6
AB, CD均不切割磁感线,
故电流为0
中性面
问题3
返回
A
(B)
(c)
D
v5
v6
中性面
e=Eab+Ecd=BL1L2ω=Bωs
问题4
返回