交变电流课件(上课比赛)

第一节 交变电流
雅思高中高二物理备课组
【演示】手摇发电机 观察二极管的发光情况
交替发光
单向导电性
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
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
c
V4
V4⊥
θ
a d
F
θ
V3⊥
V3
V4∥
H e1=BLab V3⊥+BLcd V4⊥
(θ=ωt )
=BL1v3sin wt+ BL1 V4sin wt =BL1wL2/2 sin wt+ BL1wL2/2 sin wt
峰值
=BWL1L2 sin wt= BWS sin wt
瞬时值 e nBssin t Em sin t
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
问题1
中 性 面 的 概 念
v1
A (B)
D(C) v2
电动势是零
思考:在这个位置磁通量是多大? Φ最大
此时线圈所在的平面叫做中性面 返回
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?
D(c)
v4
中性面
v3 A(B)
e=Eab+Ecd=BL1v3+BL1v4=BL1L2ω=Bωs
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.
作图时规定感应电动势正方向为dcbad
b a
c
c d
b
c
da
d
b a
ad
Em e
T/4
T/2
3T/4
【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；
O
a
பைடு நூலகம்
d
(1)Em nBS 48v
B
b
c
O/
(2)e Em sin t 48sin 200t(v)
本节课小结: 1、交变电流:大小和方向都随时间做周期性的变化
2、正弦式交变电流的规律:(从中性面开始计时)
e Em sin t; i Im sin t; u Um sin t
峰值
3、中性面的特点： 磁通量最大为Φm； e=0；电流方向改变。
O
π/2
π
3π/2
b a
c d
Tt
2π ωt
Im i Em=nBsω e Em sin t
O
T/4
T/2
3T/4
Tt
π/2
π
3π/2
2π ωt
n B s
Im R r i Im sin t
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（ ACD ）
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
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）
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?
vu i
中性面
V4
θ
V3
e Emesin t
i Rr
u iR
i Em sin t Rr
i Im sin t
瞬时值 峰值
u

R R
r
Em
sin t
u Um sin t
圈中的感应电动势？并画出图象。
e=nBsωcosωt=Emcosωt
e
Em
T/4
T/2
3T/4
Tt
O
π/2
π
3π/2
2π ωt
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 ×
× ×
A××
× ×
× ×
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×
×× ×C× ××
×× × B× ××
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× ×××××
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。
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
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？
(1)、Em 24 (V ); Im 2 (A) a
(2)、e 12 (V );i (A) b
O
d B
c
O/
科学漫步
思考：若线框从垂直中性面开始计时，在t时刻线
高中物理
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江苏教院附中
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?
中性面
θ
V3∥
思考:磁通量是多大? 0 返回
问题3
中 性 面
v5
D (c)
A(B) v6 AB, CD均不切割磁感线,
故电流为0
返回
问题4
D(c)
v6
中性面
v5 A(B)
Eab

BL1v5

BL1
L2 2
Ecd

BL1v6

BL1
L2 2
e=Eab+Ecd=BL1L2ω=Bωs
返回
回顾解释【演示1】中小灯泡为什么会闪亮?
Um u
U1
T/4
O
-U1
t1 π/2
T/2 t3 3T/4 t4
t2 π
3π/2
Tt
2π ωt
一个周期中闪亮几次?
巩固练习：
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（ D ）
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
i
i
i
i
0
t0
0
t0
t0
t
t
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
（1）（2）（5）
定子
转子
电刷
交流电的的产生(以AB边为例)
甲
无
乙
有,B到A
丙
无
丁
有,从A到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
B A 电流方向发生改变 A B