(共27张PPT)
3.2 交变电流是怎样产生的
一、交流发电机
用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）
用来产生磁场的磁极
（基本组成）
交流发电机模型的原理简图
滑环和电刷
（基本种类）
旋转电枢式发电机(图a)
旋转磁极式发电机(图b)
(无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子。)
区别：前者，感应电动势不能很高；
后者，能克服上述缺点，提供很高的电压。
二、交变电流的产生原理
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动
动画演示
实验现象：缓慢转动线圈时，电流计指针在左右摇动，线圈每转一周，指针左右摆动一次．
1．交变电流：大小和方向都随时间作周期变化的电流，叫做交变电流，简称交流 ．
2．闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生交变电流，但这不是产生交流的唯一方式．（如:旋转磁极式发电机）
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.
特点: B⊥S， Φ最大，
E=0 , I=0 中性面
没有边切割磁感应线
(甲)
a
b
c
d
特点:B∥S，φ=0，E最大，I最
大，感应电流方向d-c-b-a-d
(乙)
a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，
a
b
c
d
特点:B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0
中性面
没有边切割磁感应线
(丙)
a
b
c
d
特点:B∥S，φ=0，E最大，I最
大，感应电流方向a-b-c-d-a
a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，
(丁)
a
b
c
d
开始新的周期
(戊)
a
b
c
d
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。
1．中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面．
（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零（ ab和cd边都不切割磁感线），线圈中的电动势为零．
（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．
三．交变电流的变化规律
(数学表达式)
以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线 ）
所以
当ωt=π/2时
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）.
=NB ωS
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：
(正弦交变电流的图象)
e
o
Em
T/4
2T/4
3T/4
T
π/2
π
3π/2
2π
ωt
t
a
b
c
d
K
L
A
B
a
b
c
d
K
L
A
B
a
b
c
d
k
L
A
B
a
b
c
d
k
L
A
B
a
b
c
d
k
L
A
B
交变电流的变化规律
如果以时间t为横坐标，以电流i或电压u为纵坐标，把电流或电压变化的规律用曲线画出来，会得到下图所示的正弦曲线。
按正弦规律变化的交变电流叫做正弦交变电流。
简称正弦式电流。它是一种最简单、最基本的交变电
流。我国家庭电路中的交变电流就是正弦交变电流
除此，工程技术中经常采用的交变电流还有另外
的几种，如：
家庭电路中的
正弦交变电流
示波器中的锯齿
波形扫描电压
除此，工程技术中经常采用的交变电流还有另外
的几种，如：
电子计算机中
的矩形脉冲
激光通信用
的尖脉冲
小结：
1、交流发电机有两种，即 和 其中转动的部分叫 ，不动的部分叫 。
2、正弦交变电流的变化规律：
（1）方向变化规律--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 ．
（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
中性面
两次
旋转磁极式
旋转电枢式
转子
定子
例题:一矩形线圈，面积为s，匝数为N，在场强为B的匀强磁场中绕着中轴oo’做匀速转动，角速度为ω，磁场方向与转轴垂直，当线圈转到中性面开始计时，求：（1）线圈中感应电动势的最大值？（2）线圈中感应电动势随时间变化的表达式？（3）若线圈中的电阻为R，则线圈中的电流的最大值为多少？（4）线圈中的电流瞬时表达式？
练习:
1.对于正弦交流电，下列说法正确的是（ ）
A.线圈转动一周，电流大小改变两次
B.线圈转动一周，电流大小不变
C.线圈转动一周，电流大小随时改变
D.线圈转动一周，电流大小改变四次
2.手摇发电机转动时，小灯泡为何一闪一闪的呢？
（1）灯泡发光需要一定的电压，当U定>Um时，就能使灯泡发光。
（2）如图，当T1（3）小灯泡在线圈转动一轴的过程中，闪亮两次。
这充分证明：交变电流的强度是随时间做周期变化。
