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1、法拉第电磁感应定律告诉我们:穿过闭合电路的磁通量发生变化时,会产生感应电流,而磁通量变化的方式不同,产生的感应电流也不同,感应电流可以是恒定的,可以是变化的,可以是周期性变化的,本节我们将研究一种十分重要的周期性变化的电流正弦交变电流,5.1交变电流的产生和变化规律,江苏省昆山中学 徐瑾,一、电流的分类,1: 直流电流: 方向不随时间做周期性改变的电流 大小方向都不随时间改变的恒定电流,是直流电的 一种,2:交变电流简称交流,大小和方向都随时间做周期性变化的电流,交流发电机的结构,思考:这样的发电机是怎样产生交变电流的呢?,(甲),(乙),(丙),(丁),E I , 电流方向: .,E , I
2、 , .,E I ,电流方向: .,=0,=0,有最大值,有最大值,有最大值,a b,有最大值,有最大值,ba,E , I , .,= 0,= 0,有最大值,二、交变电流的变化规律,(1)线圈平面与磁感线垂直的位置叫中性面。,(2)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。,1.中性面,(3)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.交变电流规律的推导,从中性面开始,线圈以角速度,以ad,bc的中点连线为轴逆时针旋转,思考:经t时间线圈与中性面的夹角为多少? ab和cd
3、金属棒切割磁感线产生的电动势各为多大? 两金属棒作为等效电源是串联还是并联的?,正弦式交流电流:电路中的电流、电压按正弦规律变化的电流 。,在只含有电阻的电路中,适用于直流电路的欧姆定律也适用于交变电流电路。其等效电路图如上。设整个电路的电阻为R 则:,3、正弦式电流的图像,4.交变电流的种类,1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 ,属于正弦交变电流的是 。,A,B,C,D,A B D,A,三、课堂练习,2 一矩形线圈绕垂直于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随时间的变化规律如图所示,下面说法中正确的是( ):,T1时刻通过线圈的磁通量为零; T2时
4、刻通过线圈的磁通量的绝对值最大; T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大; 每当e变换方向时,通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。,答案: D,3. 交流发电机工作时的电动势的变化规律为 e=EmSint,如果线圈的频率f提高一倍,其它条件不变,则电动 势的变化规律将变化为( ): A。e=EmSin2t B. e=2EmSin2t C. e=2EmSin4t D. e=2EmSint,答案: B,4、 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100rad/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,
5、电路的 总电阻为100,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?,答案(1)e=311Sin100t (2)I=3.11Sin(100*1/120)=3.11*1/2=1.55(A),(3)E m=311V E=N/t=2NBS/198V (4)/t=311/N(Wb/s),四、课堂总结: 1.交变电流:大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 直流电流: 方向不随时间做周期性改变的电流,2.交变电流的变化规律: 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。,大小变化规律-按正弦规律变化: e=Emsint Em=BS叫电动势的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫电流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫电压的最大值,如有N匝线圈,则,Byebye! 谢谢指导!,