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1、5.1 交交 变变 电电 流流直流电直流电( (DC)DC)电流方向不随时间而改变电流方向不随时间而改变一、交变电流一、交变电流按下图所示进行实验按下图所示进行实验演示演示交变电流交变电流(AC)交变电流交变电流( (交流交流): ):大小和方向都随大小和方向都随时间做周期性变化的电流时间做周期性变化的电流. .交流发电机模型的原理简图交流发电机模型的原理简图二、二、交变电流的产生交变电流的产生 矩矩形形线线圈圈在在匀匀强强磁磁场场中中绕绕垂垂直直于于磁磁场场的轴匀速转动的轴匀速转动 为了能更方便地说明问题，我们将立体图转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化为平面图来分析.
2、 .(甲甲) BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 中性面中性面没有边切割磁感应线没有边切割磁感应线BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大， 感应电流方向感应电流方向b b到到a a(乙乙)a a（b b）、）、d d（c c）边垂直边垂直切割磁感应线，切割磁感应线，(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， 感应电流方向感应电流方向a a到到b b 设设正正方方形形线线圈圈的的边边长长为为L L，在在匀匀强强磁磁场场B B中中绕绕垂垂直直于于磁磁场场的的
3、对对称称轴轴以以角角速速度度匀匀速速转转动动，如如图图所所示，示，abab和和cdcd边垂直于纸面，转轴为边垂直于纸面，转轴为OO1 1、线圈转动一周，电流方向改、线圈转动一周，电流方向改变多少次？变多少次？2 2、线圈转到什么位置时磁通量、线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势是最大最大？这时感应电动势是最大还是最小？还是最小？3 3、线圈转到什么位置时磁通量、线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最大最小？这时感应电动势是最大还是最小？还是最小？回答问题：回答问题：4 4、试推导感应电动势大小的变化规律公式。、试推导感应电动势大小的变化规律公式。 1 1中中性性面面：线线圈圈
4、平平面面与与磁磁感感线线垂垂直直的的位置叫做中性面位置叫做中性面 （1 1）线线圈圈经经过过中中性性面面时时，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量最最大大，但但磁磁通通量量的的变变化化率率为为零零（ abab和和cdcd边边都都不不切切割割磁磁感感线线），线圈中的线圈中的电动势为零电动势为零 （2 2）线线圈圈经经过过中中性性面面时时，电电流流将将改改变变方方向向，线线圈圈转转动动一一周周，两两次次经经过过中中性面，电流方向改变性面，电流方向改变两次两次 三交变电流的变化规律三交变电流的变化规律 以以线线圈圈经经过过中中性性面面开开始始计计时时，在在时时刻刻t t线线圈圈中中的的感感应应电电动动势
5、势（abab和和cdcd边边切切割磁感线割磁感线 ）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 2）电流按正弦规律变化）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、交流电的四、交流电的图像图像 abcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB五、交变电流的种类五、交变电流的种类(1)(1)正弦交流电正弦交流电(2)(2)示波器中的锯齿波扫描电压示波器中的锯齿波扫描电压(3)(3)电子计算机中的矩形脉冲电子计算机中的矩形
6、脉冲(4)(4)激光通信中的尖脉冲激光通信中的尖脉冲1 1、交变电流交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。3 3、交变电流的变化规律：、交变电流的变化规律：（1 1）方向变化规律方向变化规律-线圈平面每经过线圈平面每经过中性面中性面一次，一次，感应电流的感应电流的方向就改变方向就改变一次；线圈转动一次；线圈转动一周一周，感应电流，感应电流的方向改变的方向改变两次两次。 （2 2）大小变化规律）大小变化规律-按按正弦规律正弦规律变化：变化： e=Emsint Em=NBS叫电动势的最大值叫电动势的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫电流的最
7、大值叫电流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫电压的最大值叫电压的最大值 小结小结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：、交变电流：和和 都随时间都随时间 做做 的电流叫做交变电流的电流叫做交变电流 电电压压和和电电流流随随时时间间按按变变化化的的交流电叫正弦交流电交流电叫正弦交流电、交交流流电电的的产产生生：矩矩形形线线圈圈在在匀匀强强磁磁场场中中绕绕垂垂直直于于磁磁场场方方向向的的中中心心轴轴匀匀速速旋旋转转时时，线线圈圈中就会产生中就会产生、当当线线圈圈平平面面垂垂直直于于磁磁感感线线时时，线线圈圈各各边边都都 不不
8、切切割割磁磁感感线线，线线圈圈中中没没有有感感应应电电流流，这这样样的的位位置置叫叫做做线线圈圈平平面面每每经经过过 中中性性面面一一次次，感感应应电电流流方方向向就就改改变变一一次次，因因此此线线圈圈转转动动一一周周，感感应应电电流流方方向向改改变变 大小大小方向方向周期性变化周期性变化正弦规律正弦规律感应电流感应电流中性面中性面两次两次、线线圈圈从从中中性性面面开开始始转转动动，角角速速度度是是，线线圈圈中中的的感感应应电电动动势势的的峰峰值值是是E Emm，那那么么在在任任 一一 时时 刻刻 t t感感 应应 电电 动动 势势 的的 瞬瞬 时时 值值 e e为为 若若线线圈圈电电阻阻为为
9、，则则感感应应电电流流的的瞬瞬时时值值为为0Em e-Em te= E Em msintsinti= (E Em m/R/R) )sintsint1. 1. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈abab边长为边长为2020cmcm，adad边长为边长为1010cmcm，磁感应强度磁感应强度 B=0.01TB=0.01T，线圈的转速线圈的转速n=50r/sn=50r/s，求：电动势求：电动势的最大值及对应的线圈位置。的最大值及对应的线圈位置。0.06280.0628V V 线圈平面与磁场方向平行。线圈平面与磁场方向平行。 2. 2. 如图所示：匝数为如图所示：匝数为NN、面积面积为为S S的矩形线圈在匀强磁场的矩形线圈在匀强磁场B B中中匀速转动，角速度为匀速转动，角速度为，求线求线圈从图示位置转过圈从图示位置转过180180度时间度时间内的平均感应电动势。内的平均感应电动势。. .E平均=S2N B /交流发电机简介、交流发电机有两种，即、交流发电机有两种，即 和和其其中中转转动动的的部部分分叫叫，不不动动的的部部分分叫叫发发电电机机转转子子是是由由、或或其其它它动动力力机带动机带动旋转磁极式旋转磁极式旋转电枢式旋转电枢式转子转子定子定子水轮机水轮机蒸汽轮机蒸汽轮机
