正弦交流电的产生

交流发电机原理示意图 中性面：中性面的特点是，线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁 通量的变化率为零，感应电动势为零；线圈经过中性面时，内部的电流方向 要发生改变
正弦交流电的产生
函数形式：N匝面积为S的线圈以角速率ω转动，从某次经过中性面开始 计时，则e=NBSωsinωt，用Em表示峰值NBSω，则e=Emsinωt，电流
e iR ERm sin t
e某时t电源产生的感应电动势的大小
u某时t电源输出的电压大小 i某时t电路中电流的大小 某时刻t电路中电动势、电压、电流函数式为
图象表示如图所示 e
Em
0 -Em
2

3 2
2
ωt
e=Emsinωt
u=Umsinωt i=Imsinωt
正弦交流电的产生
e e=Emsin（ωt+ Φ0） Em 0 Φ0 -Em
③一般交变电流表直接测出的是交变电流的有效值，一般用电器铭牌上直接标出的是交变电流的有效值，一般不作任何说 明而指出的交变电流的数值都是指有效值。
正弦交流电的产生
• 【例题】一矩形线圈，绕垂直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，下列说法中正确的是：（ ）
f T
2
正弦交流电的产生 e
2、瞬时值、最大值、有效值 （1）感应电动势瞬时值表达式： 若从中性面开始，感应电动势的瞬时值表达式： Em 0 Φ0 -Em
2

e m · sin （伏）。 t
感应电流瞬时值表达式： （安） i Im · sin t

3 2
2
ωt
例： （2）交变电流的最大值（以交变电动势为例）。 Em——交变电动势最大值：当线圈转到穿过线圈的磁通量为0的位置时，取得此值。
2

3 2
u=Umsin （ωt+ Φ0）
2
ωt
i=Imsin （ωt+ Φ0）
表征交变电流的物理量
1、周期和频率 交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量。 ①周期T：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒（S）， 周期越大，交变电流变化越慢，在一个周期内，交变电流的方向变化2次 。 ②频率f:交变电流在1s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号为Hz ，频率越大，交变电流变化越快。 ③关系： 例： 1
（3）交变电流的有效值 ①有效值是根据电流的热效应来规定的，在周期的整数倍时间内（一般交变 电流周期较短，如市电周期仅为0.02s，因而对于我们所考察的较长时间来说， 基本上均可视为周期的整数倍），如果交变电流与某恒定电流流过相同电阻 时其热效应相同，则将该恒定电流的数值叫做该交变电流的有效值。注意： 这是在三个相同下的等效。 视觉暂留时间约为0.05至0.2秒 ②正弦交流电的有效值与最大值之间的关系为： m 2 ,U m 2U , I m 2I 上述关系式只适用于线圈在匀强磁场中相对做匀速转动时产生的正弦交变电流
I
A
I
B
O
I
t
D
O
I
t
C
O
t
O
t
正弦交流电的产生
e 5V 0 1/60 -5V
0.01 0.02 0.03 0.04
t(s)
1.问:周期、频率、角速度分别是多少？ 正弦交流电的三要素： 频率f、有效值U、初相Φ0 2.问:初相是多少？
3.问:最大值、有效值分别是多少？
正弦交流电的产生
一 产生交变电流的基本原理:
交变电流的产生，一般都是借助于电磁感应现象得以实现的。因此，可以说 ，产生交变电流的基本原理，就是电磁感应现象中所遵循的规律——法拉第电磁感
应定律
二 产生交变电流的基本方式 :
较为简单的一种基本方式——使线圈在匀强磁场中相对做匀速转动而切割磁 感线来产生交变电流。这几乎是所有交流发电机的基本模型。
• • • •
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改变方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大
正弦交流电的产生
• 【例题】处在匀强磁场中的矩形线圈abcd,以恒定的角速度绕ab边转动,磁场 方向平行于纸面并与ab垂直，在t=0时刻,线圈平面与纸面重合(如图),线圈的 cd边离开纸面向外运动，若规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正,则能反 映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是( )
正弦交流电的产生
一、正弦交流电的产生： 产生方法：如图所示，将一个线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直于磁 感线的轴匀速转动，线圈中就会产生正弦式电流。 ω角速度： 如图交流发电机结构与原理示意图（a）（b） 一秒钟转 由于发电机线圈cd边切割磁力线运动，所以其产生的感应电动势为： 过的角度 Φ 0初相： 发电机线 圈的初始 位置 ω t+Φ 0过 时间t后线 圈平面与 中性面的 夹角