3.2 交变电流是怎样产生的

函数 电动势 图象 说明
e＝Emsinωt＝ nBSωsinωt u＝Umsinωt＝ REm sinωt
R＋r
电压
电流
i＝Imsinωt＝ Em sinωt
R＋r
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
磁通量
a(b)
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 ：
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 ：
1、ab、cd边的速度是多大
ω
2、线圈与中性面的夹角是多少 3、ab边的速度方向与磁场方 向的的夹角是多少 V
4、ab边感应电动势是多大 5、线圈中总的感应电动势多大
．
(1)
E m nBSω 6.28V
Em Im 6.28A R
(2)线框转过60°时，感应电动势 E＝Emsin60°≈5.44 V.
(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＝Emsinω t＝6.28sin10π t V.
四、用图象描述交变电流的变化规律(在中性面时t＝0)
e Em sin t
E
nBS max
2、电流按正弦规律变化 i I m sin t 3、电压按正弦规律变化 u U m sin t
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。
感应电动势 匀强磁场B，ab、cd长度L1， 电流方向： 线圈面积为S，速度为V 磁通量
中性面 位置 线圈平面与磁场垂直
中性面的垂面 线圈平面与磁场平行
感应电动势 电流方向
零 改变
最大 2nBL1V 不变
磁通量
磁通量变化率
最大φM=BS
零
v a
O
零
最大
B
B
d
v
a v
O
v d
例1
1．关于中性面，下列说法正确的是( AC) 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
a a(b)
B
c B V
V
B θ
V
B
V
a(b)
a(b)
V
b d
E 0 E BLV E BLV sin E 2BLV
简易交流发电机：
+
G
_
简易交流发电机：
b a
一、交流发电机
C d
1．原理： 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．
3．种类：
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 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
b a C d
d
c
b
a
v
a(b)
O
B B
B
v
d(c)
B
v a v
O
v
O
d
d v
O
a
v d(c)
v a(b)
a(b)
O
V
d(c)
L2 1、ab、cd边的速度： W V 2
a(b) wt
V
2、线圈与中性面的夹角是多少 3、ab边的速度方向与磁场方 向的的夹角是多少 4、线圈中总的感应电动势多大
wt
O
V
5、ab边感应电动势是多大
L2 e1 BL1VsinWt BL1 W sinWt 2
d(c)
e nBSWsinWt
L2 e 2e1 2BL1 W sinWt BSWsinWt 2
1、电动势按正弦规律变化
E m nBSω nΦ m ω
2、电流： i
e Em sin t
Em Im Rr
e Rr
i I m sin t
3、电压：u iR
Em r u U m sin t U m I m R Rr
课前复习：
一、感应电流产生条件
二、感应电动势的大小计算
三、感应电流、感应电动势方向判断 练习：导体棒ab长度 L,垂直匀强磁场 B,匀速运 动速度为 V，计算感应电动势的大小和方向
a a(b)
B
c
V a(b)
B θ
V
B
B
V V
V
a(b)
b
d
课前复习：
练习：导体棒ab长度 L,垂直匀强磁场 B,匀速运 动速度为 V，计算感应电动势的大小和方向
wt
V
wt
O
V
d(c)
BL1L1cosWt BScosWt mcosWt
四、用图象描述交变电流的变化规律(在中性面时t＝0)
函数 电动势 e＝Emsinωt＝ nBSωsinωt u＝Umsinωt＝ REm sinωt 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 图象 说明
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。
Байду номын сангаас
例2 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． (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．
2．构造：
3．种类：
发电机主要由线圈 2．构造：
b a
(电枢)和磁极两部分 组成．
C
d
b a
一、交流发电机
C d
1．原理： 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．
2．构造：发电机主要由线圈(电枢)和磁极两部
分组成．
磁极 定子：_____ 旋转电枢式发电机 电枢 产生电压不超过 500 V 转子：______ 定子：_____ 电枢 能产生几千伏到几万伏 旋转磁极式发电机 磁极 转子：_____
电压
R＋r
电流
i＝Imsinωt＝sinωt Em
R＋r
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( B )
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)
五、小结：
1、电动势按正弦规律变化