5.1 交变电流课件

★中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面。
★特点：
（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，电流为零。
（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
和 旋转电枢式．其中转动的部分叫 转子 ，
不动的部分叫 定子
．发电机转子是
由 水轮机 、 蒸汽轮机 或其它动力
机带动．
i
t
A
B
C
D
直流电(DC) 电流方向不随时间而改变
一、交变电流
按下图所示进行实验演示
一、交变电流(AC)
1.定义:大小和方向都随时间做周期 性变化的电流. 2.产生: 矩形线圈在匀强磁场中绕
垂直于磁场的轴匀速转动。
二、交变电流的产生
根据上面的示意图，思考以下问题：
1、线圈转动过程中，哪些边会产生电动势？ ab边、cd边
课堂练习
2. 一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电 动势的峰值为Em=400V，线圈匀速转动的角速度 为ω=314rad/s，试写出电动势瞬时值的表达式。 如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻 为2000Ω，电路中电流的峰值是多少？写出电流 瞬时值的表达式。
解：电动势瞬时值的表达式为：
e=Emsinωt=400sin314t 电流峰值为： Im=Em/R=400÷2000=0.2A 电流瞬时值的表达式为：
瞬 e=Emsinωt
时 值
i=Imsinωt
u=Umsinωt
Em=NBSω
最
Im=Em/R
大 值
Um=ImR
课堂练习
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。
（1）电动势按正弦规律变化 e Em sin t
• 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面 时开始计时．
（2）电流按正弦规律变化 i Im sin t
（3）电路上的电压按正弦规律变化
u Um sin t
电流 i Im sin t 通过R时：
u iR，Um ImR.
四、交流电的图像
i=Imsinωt=2sin314t
课堂练习
3、 一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为 311V，线圈在磁场中转动的角速度100πrad/s。 （1）写出感应电动势的瞬时值表达式。 （2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的 总电阻 为100Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在t=1/120s时 电流强度的瞬时值为多少？ （3）线圈从中性面转过180度的过程中，电动势的最大值、平均 值分别是多少？ （4）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？
画一画：为了能更方便Biblioteka Baidu分析、说明问题，请将
立体图转化为平面图，画到你的练习本上。
二、交变电流的产生
甲
想S ⊥一B想： S ∥ B
S⊥B S∥B
向ΦEI==最改00 大线变圈多转少φ EI最最动次=大大一?0 周，ΦEI多==最00少大,次经φEI过最最=中大大0 性面?电流方
中性面
方向 a到b 中性面 方向 b到a
如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对 称轴以角速度ω匀速转动，设ab、cd边长为L1，ad、bc边长为L2， ab和cd边垂直于纸面，转轴为O．以线圈经过中性面开始计时。
则经时间t
1、线圈与中性面的夹角是多少？ωt
23、、aabb边边的的速速度度是方多向大与？磁ω场L方2/2向夹角多
2、当线圈转到什么位置时，线圈中没有电动势（电流），转到什么位置时， 线圈中电动势（电流）最大？在这些位置，线圈的磁通量有何特点？ 3、在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流？在线圈由丙转 到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流？ 请独立思考后，小组内交流，达成一致意见后，代表发言、展示。
5.1 交变电流课件
• 1．理解交变电流的产生原理，知道什么是 中性面。
• 2．掌握交变电流的变化规律及表示方法。
• 3．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性 面的准确含义。
一、阅读课本 初步感知
➢阅读课本第一自然段，思考并回答： 恒定电流、直流电、交变电流的区别是什么？
判一判： 在如图所示的几种电流随时间变化的 图线中，属于交变电流的是 A B D 。
答案（1）e=311Sin100πt （2）I=3.11Sin（100π*1/120）=3.11*1/2=1.55（A）
（3）E m=311V E=NΔφ/Δt=2NBSω/π≈198V （4）Δφ/Δt=311/N（Wb/s）
课堂练习
4、一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线
圈平面的固定轴转动,线圈中的感应电动势e随时
五、交变电流的种类
小结
1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。
2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动
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：
大？ ωt
v2 v1
4、 ab边产生感应电动势多大？
O
eab

BLv

BL1
L2 2
sin
t
5、线圈中产生的感应电动势多大？
e请各2B小L1组 L讨22 论sin后t选代BS表回sin答。t
令 Em BS 则有 e Em sin t
e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值--峰值
间t的变化如图所示,下面说法中正确的是（ ）
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的绝对值最大 D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝
对值最小
e
Em
0
t1 t2
t3 t4
t
-Em
交流发电机简介
交流发电机模型的原理简图
说明:交流发电机有两种，即 旋转磁极式