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1、5.1 交 变 电 流,直流电(DC)电流方向不随时间而改变,一、交变电流,按下图所示进行实验演示,交变电流(AC,交变电流(交流):大小和方向都随时间做周期性变化的电流,交流发电机模型的原理简图,二、交变电流的产生,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,为了能更方便地说明问题,我们将立体图转化为平面图来分析,甲,BS, 最大, E=0 , I=0 中性面,没有边切割磁感应线,BS,=0,E最大,I最大, 感应电流方向b到a,乙,a(b)、d(c)边垂直切割磁感应线,丙,BS, 最大, E=0 , I=0 中性面,BS,=0,E最大,I最大, 感应电流方向a到b,设正方形线圈的边长为L
2、,在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动,如图所示,ab和cd边垂直于纸面,转轴为O,1、线圈转动一周,电流方向改变多少次? 2、线圈转到什么位置时磁通量最大?这时感应电动势是最大还是最小? 3、线圈转到什么位置时磁通量最小?这时感应电动势是最大还是最小,回答问题,4、试推导感应电动势大小的变化规律公式,1中性面:线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面 (1)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 (2)线圈经过中性面时,电流将改变方向,线圈转动一周,两次经过中性面,电流方向改变两次,三交变电流的变化规律 以线
3、圈经过中性面开始计时,在时刻t线圈中的感应电动势(ab和cd边切割磁感线,所以,令,则有,e为电动势在时刻t的瞬时值, Em为电动势的最大值(峰值,NB S,成立条件:转轴垂直匀强磁场,经中性面时开始计时,1)电动势按正弦规律变化,2)电流按正弦规律变化,3)电路上的电压按正弦规律变化,电流通过R时,四、交流电的图像,五、交变电流的种类,1)正弦交流电,2)示波器中的锯齿波扫描电压,3)电子计算机中的矩形脉冲,4)激光通信中的尖脉冲,1、交变电流:大小和方向都随时间作周期性变化的电流,3、交变电流的变化规律: (1)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
4、,感应电流的方向改变两次,2)大小变化规律-按正弦规律变化: e=Emsint Em=NBS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,小结,2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,交变电流:和 都随时间 做 的电流叫做交变电流 电压和电流随时间按变化的交流电叫正弦交流电 、交流电的产生:矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时,线圈中就会产生 、当线圈平面垂直于磁感线时,线圈各边都 不切割磁感线,线圈中没有感应电流,这样的位置叫做线圈平面每经过 中性面一次,感应电流方向就改变一次,因此线圈转动一周,感
5、应电流方向改变,大小,方向,周期性变化,正弦规律,感应电流,中性面,两次,线圈从中性面开始转动,角速度是,线圈中的感应电动势的峰值是Em,那么在任一时刻t感应电动势的瞬时值e为 若线圈电阻为,则感应电流的瞬时值为,e= Emsint,i= (Em/R)sint,1. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈ab边长为20cm,ad边长为10cm,磁感应强度 B=0.01T,线圈的转速n=50r/s,求:电动势的最大值及对应的线圈位置,0.0628V 线圈平面与磁场方向平行,2. 如图所示:匝数为N、面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动,角速度为,求线圈从图示位置转过180度时间内的平均感应电动势,交流发电机简介,交流发电机有两种,即 和其中转动的部分叫,不动的部分叫发电机转子是由、或其它动力机带动,旋转磁极式,旋转电枢式,转子,定子,水轮机,蒸汽轮机