物理选修3-2人教版5.1 交 变 电 流（共21张ppt）

(共21张PPT)
5.1
交
变
电
流
直流电(DC)
电流方向不随时间而改变
一、交变电流
交变电流(AC)
交变电流(交流):大小和方向都随时间做周期性变化的电流.
交流发电机模型的原理简图
二、交变电流的产生
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动
　
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
,
I=0
中性面
没有边切割磁感应线
B∥S，φ=0，E最大，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，
(丙)
B⊥S，
Φ最大，
E=0
,
I=0
中性面
B∥S，φ=0，E最大，I最大，
感应电流方向a到b
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
　　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
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）．
=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：
四、交流电的图像
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
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