第五章《交變電流》第一節

《交變電流》1、直流電流(DC)方向不隨時間變化的電流2、交變電流(AC)大小和方向都隨時間做周期性變化的電流一、交變電流的概念交變電流可以變成直流！交變電流是如何產生的呢？1．在如圖所示的幾種電流隨時間變化的圖線中，屬于交變電流的是。tiABCDABD課堂練習交流發電機模型二、交變電流的產生1、線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動二、交變電流的產生2、過程分析在線圈轉動的過程中，那些邊會產生感應電動勢？ab邊cd邊在線圈由甲轉到乙的過程中，AB邊中電流向哪個方向流動？丙轉到丁呢？線圈轉到什么位置，電流最小（沒有電流）？線圈轉到什么位置，電流最大？由a→b由b→a判斷此位置有沒有感應電流，方向怎么樣？B⊥SΦ最大E=0I=0中性面垂直磁場方向的平面叫做中性面。線圈經過中性面時，Φ最大，但線圈中的電動勢為零2、過程分析(V//B)判斷此位置有沒有感應電流，方向怎么樣？B∥SΦ=0E最大I最大感應電流方向a到b線圈與磁場平行時，Φ最小，但線圈中的電動勢最大(V⊥B)B⊥SΦ最大E=0I=0中性面B∥SΦ=0E、I最大感應電流方向b到aV//BV⊥B線圈轉動一周，多少次經過中性面?電流方向改變多少次?思考與討論.a(b)c(d)O

設線圈平面從中性面開始轉動，角速度是ω．經過時間t，AB、CD寬L1，AD、BC長L2，磁感應強度是B.BvA(B)D(C)t=0θv11v⊥中性面線圈與中性面的夾角是多少？AB邊的速度多大？AB邊速度方向與磁場方向夾角是多大？AB邊中的感應電動勢多大？線圈中的感應電動勢多大？以線圈經過中性面開始計時，切割邊L1，另一邊L2,推導任意時刻t線圈中的感應電動勢則有

e為電動勢在時刻t的瞬時值，Em為電動勢的最大值（峰值）NBSω三、交變電流的變化規律

1、電動勢按正弦規律變化2、電流按正弦規律變化

成立條件：轉軸垂直勻強磁場，經中性面時開始計時eoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωtt四、交流電的圖像

四、交流電的圖像

et0Em-Emit0Im-Im(甲)(乙)(丙)(丁)E

I

，電流方向：

.E

,I

,Φ

.E

I

，電流方向：

.=0=0有最大值有最大值有最大值a—>b有最大值有最大值b—>aE

,I

,Φ

.=0=0有最大值一矩形線圈,繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面的固定軸轉動,線圈中的感應電動勢e隨時間t的變化如圖所示,下面說法中正確的是A.t1時刻通過線圈的磁通量為零B.t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大C.t3時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大D.每當e變換方向時，通過線圈的磁通量絕對值最小et0t1t2t3t4Em-EmC(1)正弦交流電(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓(3)電子計算機中的矩形脈沖(4)激光通信中的尖脈沖五、交變電流的種類

推導和理解交變電流的變化規律：（重難點）（1）方向變化規律----線圈平面每經過中性面一次，感應電流的方向就改變一次；線圈轉動一周，感應電流的方向改變兩次。φ最大，△φ/△t=0最小，感應電動勢最小E=05.1交變電流小結（2）大小變化規律----按正弦規律變化：（能畫出瞬時線速度分解圖）e=EmsinωtEm=NBSω叫電動勢的最大值（峰值）

i=ImsinωtIm=Em/R+r

叫電流的最大值（峰值）

u=UmsinωtUm=ImR

叫電壓的最大值（峰值）

電流通過R時：

２、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軸勻速旋轉時，線圈中就產生

．

１、交變電流：

和

都隨時間做

的電流叫做交變電流．電壓和電流隨時間按

變化的交流電叫正弦交流電大小方向正弦規律正弦交流電周期性變化課堂練習

３、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，這樣的位置叫做

．線圈平面每經過中性面一次，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

．中性面兩次４、線圈從中性面開始轉動，角速度是ω，線圈中的感應電動勢的峰值是Em，那么在任一時刻t感應電動勢的瞬時值e為

．若電路總電阻為Ｒ，則感應電流的瞬時值Ｉ為

．e0Em

-Emte=Emsinωti=(Em/R)·sinωt六、交流發電機1、組成：①用來產生感應電動勢的線圈（叫電樞）②用來產生磁場的磁極2、種類①旋轉電樞式發電機②旋轉磁極式發電機轉動的部分叫轉子，不動的部分叫定子2一矩形線圈繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內的固定軸轉動，線圈中的感應電動勢隨時間的變化規律如圖所示，下面說法中正確的是()：T1時刻通過線圈的磁通量為零；T2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大；T3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大；每當e變換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大。答案：D1.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動。設線圈ab邊長為20cm，ad邊長為10cm，磁感應強度B=0.01T，線圈的轉速n=50r/s，求：電動勢的最大值及對應的線圈位置。0.0628V線圈平面與磁場方向平行。

2.如圖所示：匝數為N、面積為S的矩形線圈在勻強磁場B中勻速轉動，角速度為ω，求線圈從圖示位置轉過180度時間內的平均感應電動勢。...E平均=S2NBω/π練習一臺發電機在產生正弦式電流。如果發電機電動勢的峰值為Em=400V，線圈勻速轉動的角速度為ω=314rad/s，試寫出電動勢瞬時值的表達式。如果這個發電機的外電路只有電阻元件，總電阻為2000Ω，電路中電流的峰值是多少？寫出電流瞬時值的表達式。e=EmsinWt=400sin314t解：電動勢瞬時值的表達式為：電流峰值為：Im=Em/R=400÷2000=0.2A電流瞬時值的表達式為：i=ImsinWt=2sin314t

4、一臺發電機產生的按正弦規律變化的感應電動勢的最大值為311V，線圈在磁場中轉動的角速度100πrad/s。（1）寫出感應電動勢的瞬時值表達式。（2）若該發電機只與含電阻的負載組成閉合電路，電路的總電阻為100Ω，試寫出通過負載的電流強度的瞬時表達式，在t=1/120s時電流強度的瞬時值為多少？（3）線圈從中性面轉過180度的過程中，電動勢的最大值、平均值分別是多少？（4）轉動過程中磁通量的變化率最大值是多少？答案（1）e=311Sin100πt

（2）I=3.11Sin（100π*1/120）=3.11*1