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1、5.1 交变电流,Unit5交变电流,1直流电：方向不随时间变化的电流 简称：直流 符号：DC 2交变电流：大小和方向均随时间做周期性变化的电流 简称：交流 符号：AC,3正弦式电流：按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流,方向随时间做周期性变化是交流电的最主要特征，也是交流电和直流电的根本区别交流电的典型特征是电流方向变化，其大小可能不变，如矩形交流电的方向变化但大小不变，也是交流电,【问题1】为什么矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时线圈里能产生交变电流？,【问题2】当abcd线圈在磁场中绕OO轴转动时，哪些边切割磁感线?,【问题3】当ab边向右、cd边向
2、左运动时，线圈中感应电流的方向如何?,【问题4】当ab边向左、cd边向右运动时，线圈中感应电流的方向如何?,【问题5】当线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最大?有什么特点?,【问题6】线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小?有什么特点?,感应电动势为零的位置 -中性面,（b）线圈处于中性面位置时，穿过线圈最大， 但感应电动势为零,即,（a）中性面线框平面与磁感线垂直的位置。,【总结归纳】,（1）矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生了大小和方向都随时间变化的交变电流。,（2）中性面的概念和特点,（c）线圈越过中性面，线圈中感应电流方向要改 变。线圈转一周，感应电流方
3、向改变两次。,线圈由甲位置转到乙位置过程中，电流方向为badc. 线圈由乙位置转到丙位置过程中，电流方向为badc. 线圈由丙位置转到丁位置过程中，电流方向为abcd. 线圈由丁位置回到甲位置过程中，电流方向为abcd.,有的同学误认为当线圈平面与中性面重合时，穿过线圈平面的磁通量最大，感应电动势也应最大；当线圈平面与磁感线重合时，穿过线圈平面的磁通量为零，感应电动势也应为零,【问题1】,设线圈(一匝)平面从中性面开始转动，角速度是。经过时间t，线圈转过的角度是t，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于t，如右图所示。设ab边长为L1，bc边长L2，磁感应强度为B，这时ab边产生的感
4、应电动势多大?,【问题2】cd边中产生的感应电动势跟ab边中产生的感应电动势大小如何？又是怎样联接在一起的？此时整个线框中感应电动势多大?,【问题3】请同学们阅读教材，了解感应电流的峰值和瞬时值并写出感应电流峰值和瞬时值的表达式,【总结归纳】,（1）若线圈有N匝时，相当于N个完全相同的电源串联,e = NBL1L2sint,令Em=NBL1L2，叫做感应电动势的峰值(最大值)，e叫做感应电动势的瞬时值。 可写为：,或 e = NBSsint S=L1L2 表示线圈的面积, 表示角速度,e = Emsint,（2）电动势、电流的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示，如下图所示,交变电动势最大值
5、由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度及线圈面积S共同决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关如图所示的几种情况，若N、B、S、相同，则电动势的最大值相同,2正弦式交变电流的图象 (1)用图象描述交变电流的变化规律(在中性面时t0)如下：,从图象中可以解读到以下信息： (1)交变电流的峰值Em、Im和周期T. (2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻 (3)找出线圈平行磁感线的时刻 (4)判断线圈中磁通量的变化情况,3几种常见的交变电波形,线圈转动时瞬时值与平均值的求法 1瞬时值求法 (1)确定线圈转动从中性面位置开始计时，还是从垂直中性面的
6、位置开始计时 (2)确定表达式是正弦函数还是余弦函数，若从中性面位置开始计时，表达式为正弦函数，若从垂直中性面的位置开始计时，则为余弦函数,穿过闭合电路的磁通量发生变化时，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，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，磁通量变化的方式是周期性变化的，所以产生的感应电流也是周期性变化的.,【问题1】为什么矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时线圈里能产生交变电流？,例题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 D,A,A,B,C,D,例题2 交流发电机工作时的电动
7、势的变化规律为 e=EmSint，如果转子的转速n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,B,下面方法能够产生正弦式交变电流的是(),解析：A、C、D中穿过线圈的磁通量均按正弦或余弦规律变化B中的导体棒不切割磁感线，不产生感应电动势，故也不会有交变电流产生 答案：ACD,4.课堂总结,1矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流。,2从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=NBSsint，感应电动势的最大值为Em=NBS。,3中性面的特点：磁通量最大为m，但 e=0。,
