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5.1交变电流
第五章
交变电流
正电荷定向移动形成的。
恒定电流：
直流电：
大小和方向都不随时间变化的电流
方向不随时间变化的电流，大小可能变化的电流
同学们来回顾一下，电流是怎样形成的？
我们之前所学的电流都是什么电流？
今天我们来学习另外一种新的电流，叫交变流电。那什么是交变流电呢？它是如何产生的？
一、交流发电机的基本结构
交流发电机发电的原理图
电站的发电机
定子、转子、旋转电枢（磁极）
缓慢转动线圈时，电流计指针在左右摇摆，线圈每转一周，指针左右摆动一次，说明电流方向改变两次．
1．交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流
2．产生方法：闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生交流
下列表示交变电流的是（
）
i
i
t
t
i
t
(A)
(B)
(C)
(D)
0
0
0
0
t
(E)
0
t
e
u
判断交变电流关键是看电流方向是否做周期性变化，而不是看电流的大小．
CE
二、交流电流的产生过程
线框在匀强磁场中垂直于磁场的轴匀速转动产生感应电动势
(甲)
特点:
B⊥S，
Φ最大，E=0
,
I=0
中性面，但是没有导体棒切割磁感线，所以电动势为0。
没有导体棒切割磁感应线
中性面：线圈与磁场垂直的面叫做中性面，即B⊥S
特点:B∥S，φ=0，E最大，I最大，感应电流方向a到b
a（b）、d（c）边导体棒垂直切割磁感应线
(乙)
注：线圈每经过中性面一次，线圈中感应电流就要改变一次方向。线圈每转一周，感应电流方向改变两次。
如图，正方形线框边长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，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
e为电动势在时刻t的瞬时值，
Em为电动势的最大值（峰值）．
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
）
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、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
交流电的图像
从中性面开始计时！
若垂直中性面位置（
S//B
）开始计时：
?
?
T
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
图示
特点
B⊥S，Φ=BS最大，
最小，没有边切割磁感应线,
感应电流I=0，中性面，方向改变，从中性面开始计时。
B∥S，φ=0，
最大，I最大，感应电流最大，两条边切割磁感线。与性面垂直的位置开始计时。
图像
从中性面开始计时
从垂直中性面开始计时
表达式
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
知识巩固
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
针对训练
1.如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在
这段时间内( )
A．线圈中的感应电流一直在减小B．线圈中的感应电流先增大后减小
C．穿过线圈的磁通量一直在减小D．穿过线圈的磁通量的变化率先减小后增大
B
2.如图所示，线圈平面从中性面开始转动，角速度为ω.经过时间t线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt.设ab边长为L1，bc边长为L2，线圈面积S＝L1L2.磁感应强度为B，则：
(1)ab边产生的感应电动势多大？(2)整个线圈中的感应电动势多大？(3)若线圈有N匝，则整个线圈的感应电动势多大？
3.一矩形线圈，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
4
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
课后作业：
课后问题与练习
同步训练
谢谢观看
THANK
YOU!
