1、5.1 直流電直流電(DC)(DC)電流方向不隨時間而改變電流方向不隨時間而改變一、交變電流一、交變電流按下圖所示進行實驗按下圖所示進行實驗演示演示交變電流交變電流(AC)二、二、交變電流的產生交變電流的產生 矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動軸勻速轉動 為了能更方便地說明問題，我們將立體圖轉為了能更方便地說明問題，我們將立體圖轉化為平面圖來分析化為平面圖來分析. .(甲甲) BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 中性面中性面沒有邊切割磁感線沒有邊切割磁感線BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大， 感應電流方

2、向感應電流方向b b到到a a(乙乙)a a（b b）、）、d d（c c）邊垂直）邊垂直切割磁感應線，切割磁感應線，(丙丙)BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 中性面中性面BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大， 感應電流方向感應電流方向a a到到b b 設正方形線圈的邊長為設正方形線圈的邊長為L L，在勻強磁場，在勻強磁場B B中繞垂直于磁中繞垂直于磁場的對稱軸以角速度勻速轉動，如圖所示，場的對稱軸以角速度勻速轉動，如圖所示，abab和和cdcd邊邊垂直于紙面，轉軸為垂直于紙面，轉軸為OO1 1線圈轉動一周，電流方向線圈轉動一周，電流方向改變多少

3、次？改變多少次？2 2線圈轉到什么位置時磁通線圈轉到什么位置時磁通量最大？這時感應電動勢是量最大？這時感應電動勢是最大還是最小？最大還是最小？3 3線圈轉到什么位置時磁通線圈轉到什么位置時磁通量最小？這時感應電動勢是量最小？這時感應電動勢是最大還是最小？最大還是最小？回答問題：回答問題：4 4試推導感應電動勢大小的變化規律公式。試推導感應電動勢大小的變化規律公式。 1 1中性面中性面：線圈平面與磁感線垂直的：線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面位置叫做中性面 （1 1）線圈經過）線圈經過中性面中性面時，穿過線圈時，穿過線圈的的磁通量最大磁通量最大，但磁通量的變化率，但磁通量的變化率為零（為零（

4、 abab和和cdcd邊都不切割磁感線），邊都不切割磁感線），線圈中的線圈中的電動勢為零電動勢為零 （2 2）線圈經過中性面時，電流將改）線圈經過中性面時，電流將改變方向，線圈轉動變方向，線圈轉動一周一周，兩次兩次經過經過中性面，電流方向改變中性面，電流方向改變兩次兩次 三交變電流的變化規律三交變電流的變化規律 以線圈經過中性面開始計時，在時以線圈經過中性面開始計時，在時刻刻t t線圈中的感應電動勢（線圈中的感應電動勢（abab和和cdcd邊切邊切割磁感線割磁感線 ）tNBLvesin22LvtLNBesin2所以2LNBEm令則有 tEemsine為電動勢在時刻t的瞬時值，Em為電動勢的最大

5、值（峰值）=NB S 成立條件：轉軸垂直勻強磁場，經中性面時開始計時 （1）電動勢按正弦規律變化tEemsin（2 2）電流按正弦規律變化）電流按正弦規律變化 tIimsin（3）電路上的電壓按正弦規律變化 tUumsin 電流通過R時： tIimsin.RIUiRumm，四、交流電的圖像四、交流電的圖像 五、交變電流的種類五、交變電流的種類(1)(1)正弦交流電正弦交流電(2)(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓示波器中的鋸齒波掃描電壓(3)(3)電子計算機中的矩形脈沖電子計算機中的矩形脈沖(4)(4)激光通信中的尖脈沖激光通信中的尖脈沖1 1交變電流交變電流：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流

6、。：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流。3 3交變電流的變化規律：交變電流的變化規律：（1 1）方向變化規律方向變化規律-線圈平面每經過線圈平面每經過中性面中性面一次，一次，感應電流的感應電流的方向就改變方向就改變一次；線圈轉動一次；線圈轉動一周一周，感應電，感應電流的方向改變流的方向改變兩次兩次。 （2 2）大小變化規律）大小變化規律-按按正弦規律正弦規律變化：變化： e=Emsint Em=NBS叫電動勢的最大值叫電動勢的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫電流的最大值叫電流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫電壓的最大值叫電壓的最大值 小結小結2矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于

7、磁場的軸勻速轉動矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動交變電流：交變電流：和和 都隨時間都隨時間做做 _ 的電流的電流叫做交變電流叫做交變電流 電壓和電流隨時間按電壓和電流隨時間按變化的交流變化的交流電叫正弦交流電電叫正弦交流電交流電的產生：矩形線圈在勻強磁場中繞交流電的產生：矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的中心軸勻速旋轉時，線圈垂直于磁場方向的中心軸勻速旋轉時，線圈中就會產生中就會產生當線圈平面垂直于磁感線時，線圈各邊都當線圈平面垂直于磁感線時，線圈各邊都 不切割磁感線，線圈中沒有感應電流，這樣不切割磁感線，線圈中沒有感應電流，這樣的位置叫做的位置叫做線圈平面每經過中性線圈平面每

8、經過中性面一次，感應電流方向就改變一次，因此線面一次，感應電流方向就改變一次，因此線圈轉動一周，感應電流方向改變圈轉動一周，感應電流方向改變線圈從中性面開始轉動，角速度是，線圈從中性面開始轉動，角速度是，線圈中的感應電動勢的峰值是線圈中的感應電動勢的峰值是E Emm，那么在，那么在任 一 時 刻任 一 時 刻 t t 感 應 電 動 勢 的 瞬 時 值感 應 電 動 勢 的 瞬 時 值 e e 為為 若線圈電阻為，則感應電流的瞬時若線圈電阻為，則感應電流的瞬時值值為為0Em -Em t1. 1. 矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動。設線圈矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動。設線圈abab邊長為邊長為20cm20cm，adad邊長為邊長為10cm10cm，磁感應強度，磁感應強度 B=0.01TB=0.01T，線圈的轉速，線圈的轉速n=50r/sn=50r/s，求：電動勢，求：電動勢的最大值及對應的線圈位置。的最大值及對應的線圈位置。0.0628V 0.0628V 線圈平面與磁場方向平行。線圈平面與磁場方向平行。 2. 2. 如圖所示：匝數為如圖所示：匝數為NN、面積、面積為為S S的矩形線圈在勻強磁場的矩形線圈在勻強磁場B B中中勻速轉動，角速度為勻速轉動，角速度為，求線，求線圈從圖示位置轉過圈從圖示位置轉過180180度時間度時間內的平均感應電動勢。內的平均感應電動勢。. .E平均