(完整版)交变电流

演示：手摇发电机
ห้องสมุดไป่ตู้
观察 二极管 的发光情况 单向导电性
交替发光
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
交流电和直流电
理解交流电和直流电的区别 了解家庭电路中的电流是交流电
交流电与直流电
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）
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 各种电池供给的电流就是直流电
中性面和与中性面垂直的平面
整个单匝线框在中性面位置时产生的感应电流是多大?
AB，CD均不切割磁感线 故电流为0
交变电流的具体变化规律是怎样的？
任意时刻的感应电动势
掌握任意时刻交流电电动势的表达式 能够区分一个表达式代表的线圈初始位置
交变电流的变化规律
设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω．经过时间t，AB、CD宽 ，AD 、BC长 ，磁感应强度是B.
不对。 根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，而与磁 通量没有必然联系。
问题与练习
下图中，设磁感应强度为0.01T，单砸线圈边长AB为20cm，宽AD为10cm， 转速n为50r/s，求线圈转动时感应电动势的最大值
问题与练习
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
磁铁靠近白炽灯，发现灯丝颤动。 因为通有交变电流的灯丝处在磁场中要受到力的作用，灯丝受到的磁场力 的大小、方向都随时间做周期性变化，因而灯丝颤动
问题与练习
有人说，在下图中，线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，因 而线圈中的感应电动势最大；线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通 量为0，因而感应电动势为0.这种说法对不对？为什么？
，线
圈匀速转动的角速度为
，试写出电动势瞬时值的表达式。
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 ）
若为n匝线圈 令
则
峰值（最大值）
t时刻的瞬时值
交变电流变化规律的推导
若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，则负载两端的电压u、流 过的电流i随时间变化的规律是怎样的？
流过负载的电流 负载两端的电压
（1）（2）（5）
磁极：磁极间形成匀强磁场 线圈：转轴垂直于磁场方向
电刷 交流发电机模型
交变电流是如何产生的呢？
正弦交流电的产生方式
理解线圈在磁场中匀速转动可以产生正弦交流电 理解正弦交流电的磁通量、电动势都随时间做正弦或余弦规律变化
交变电流的产生
交变电流产生示意图：
甲
乙
丙
ABCD--线圈（切割磁感线） K、L——圆环 E 、F——电刷
交变电流
电网供给的交流经过降压后能使小灯泡发光。把示波器的两个输入端接到小 灯泡的两端，在荧光屏上会看到灯泡两端的电压随时间变化的曲线。
交变电流
电网交流变化规律的图像
坐标：时间t为横坐标，i或u为纵坐标 图象形状：正弦曲线 物理意义：反映i或u随时间变的规律
交变电流
观察下列几个电流与时间的图象,判断哪些是交变电流?
交变电流的变化规律
试画出从中性面开始计时的交流电的e-t图及i-t图（规定DCBAD的方向为 电动势的正方向）
甲
乙
丙
丁
交变电流的变化规律
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是多少？ 并画出图象。
问题与练习
让一个蹄形磁铁靠近白炽灯，观察灯丝，可以看到什么现象？这是什么原因造 成的？
交变电流的变化规律
正弦式交变电流 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.
在电子技术中也常遇到其他形式的电流
家庭电路中的 示波器中的锯 电子计算机中 激光通信中 正弦交变电流 齿波扫描电压 的矩形脉冲 的尖脉冲
中性面和与中性面垂直的平面
当线圈转到什么位置时线圈中没有电流？转到什么位置时线圈中电流最大？
线圈转到甲、丙位置 时线圈中没有电流； 转到乙、丁位置时线 圈中电流最大！
甲
乙
丙
丁
中性面和与中性面垂直的平面
在线圈的转动过程中，穿过线圈的磁通量、线圈中的感应电动势、感应 电流有什么特点？
线圈经过甲、丙位置时，电流方向发生改变
交变电流
教学目标
会观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流、直流的概念
分析线圈转动1周中电动势和电流方向的变化，能对交变电流的产生 有比较清楚的了解，具有运动基本原理解决新情境下问题的能力 知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的峰值、瞬时值 的物理含义
教学重点
交变电流产生的物理过程的分析 交变电流的变化规律的图象描述
丁
使线圈在转动时保 持与外电路的连接
交变电流的产生
在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？
甲
乙
由B→A
交变电流的产生
在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？
丙
丁
由A→B
中性面和与中性面垂直的平面
理解中性面和与中性面垂直的平面的概念 掌握在两种情况下磁通量、磁通量变化率和电动势的特点
教学难点
交变电流的变化规律及应用 图象与实际发动机转动时的一一对应关系的理解
这些由发电厂、变电站而来的输 电线，将电能输送到乡村、工厂 ，输送到千家万户。
电，每时每刻都在为人类做着 巨大贡献。
公路旁，旷野上，坚实的钢架托着、吊 着粗大的金属线，仿佛由天际而来，向
天际而去……
来自发电厂的电有什么特征？ 我们怎样才能更好的利用它？
线圈与中性面的夹角是多少？ AB边的速度多大？ AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？
AB边中的感应电动势多大？
交变电流的变化规律
设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω．经过时间t，AB、CD宽 ，AD 、BC长 ，磁感应强度是B.
线圈中的感应电动势多大？
交变电流的变化规律
若有n匝线框在匀速转动,则整个线框的感应电动势是多少?
中性面和与中性面垂直的平面
①线圈经过中性面时，穿过线圈的 磁通量最大，感应电动势为零，感 应电流为零
中性面： 与磁感线垂直的平面
②线圈每经过中性面一次，交流电 方向改变一次，线圈每转动一周（ 交流电的一个周期） ，两次经过中 性面，交流电的方向改变两次。
中性面和与中性面垂直的平面
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?磁通量是多大?