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1、交流电的产生及变化规律教学目标1、知道什么叫交变电流？正弦交变电流怎样产生？、知道什么叫交变电流？正弦交变电流怎样产生？2、表征交变电流的物理量有哪些？、表征交变电流的物理量有哪些？知道什么是中性面知道什么是中性面3.会用公式和图像表示交变电流会用公式和图像表示交变电流的变化规律的变化规律4.培养学生观察实验能力和思维能力培养学生观察实验能力和思维能力重点：交变电流的产生及其变化规律难点：交变电流产生的物理过程分析我们已经学习了直流电，今天我们来学习日常生活和各行各业都离不开的交流电交流电是电流大小和方向都时间做周期性变化的电流交流电有很多优点：交流电可利用变压器实现电压的升高或降低、驱动结构
2、简单是方便快捷、没有污染的动力能源abcdkLABabcdKLABabcdkLABabcdkLABabcdK LAB一、交流电的产生一、交流电的产生 线圈相对磁极作切割线圈相对磁极作切割磁感线转动，产生交变磁感线转动，产生交变电流。电流。 交流电：大小和方向交流电：大小和方向都随时间作周期性变化都随时间作周期性变化的电流。的电流。无电流无电流无电流电流方向: a-d-c-b-a电流方向：d-a-b-c-dabcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLABEm正弦交变电流的图象正弦交变电流的图象正弦流变交变的形成过程正弦流变交变的形成过程-用图象表达交变电流的变化
3、规律用图象表达交变电流的变化规律正弦流变交变的形成过程的推导正弦流变交变的形成过程的推导t线圈平面线圈平面tVV中性面中性面adB 1.方向变化规律：方向变化规律： 中性面中性面-在线圈平面在线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫中性面。圈中没有感应电流，这样的位置叫中性面。 线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方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，感应电流的向就改变一次，线圈转动一周，感应电流的方向改变两方向改变两 次。次。2.大小变化规律大小变化规律-电动势的瞬时值电动势的瞬时值 设线
4、圈平面从中性面开始转动，角速度是设线圈平面从中性面开始转动，角速度是 ，经过时间，经过时间t，线圈转过的角，线圈转过的角度是度是t ，ab边的线速度边的线速度v的方向跟磁感线的夹角也是的方向跟磁感线的夹角也是t.ab边的长度为边的长度为l,则则ab边中的感应电动势是：边中的感应电动势是： eab=Blvsint cd边中的感应电动势跟边中的感应电动势跟ab边中的大小相同，而且两边又是串联的，所以线边中的大小相同，而且两边又是串联的，所以线圈中总感应电动势为圈中总感应电动势为 eab=2Blvsint 令令 Em=2Blv=BS 叫电动势的最大值叫电动势的最大值 线圈的线圈的电动势的瞬时值：电动
5、势的瞬时值：e=Emsint问题：线圈经过什么位置时，电流的方向发生变化？问题：线圈经过什么位置时，电流的方向发生变化？问题：交流电的大小变化规律是怎样的？问题：交流电的大小变化规律是怎样的？中性面：线圈与磁感线垂直的这个平面叫中性面。（线圈平面每经过中性面一次，感生电动势和感生电流的方向改变一次；线圈转动一周，它们的方向改变两次）中性面俯视图二.交流电的变化规律 交流电的最大值：Em=nBS 交流电的瞬时值：e=Emsint i=Imsint交流电的有效值：（根据电流的热效应来规定） E有=0.707Em I有=0.707Im (照明电路的电压220伏,就指电压的有效值;电器设备标注的电压和
6、电流也是有效值;仪表测出的电压和电流同样是有效值)t-EmeEm0cbadefitIm-Im0cbadef正弦交流电电流线圈平面0时刻从中性面位置开始e=Emsinwt 0.b.d.f时刻线圈平面处于中性面位置线圈平面0时刻从中性面位置开始i=Imsinwt 0.b.d.f时刻线圈平面处于中性面位置图像表示图像表示-交流电的变化规律交流电的变化规律把线圈的电阻组成闭合电路，电路中就有感应电流，实验证明，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流电路。其等效电路图如右： 设闭合电路的总电阻为R，则电流的瞬时值：i=e/R =Emsimt/R 得: i=Imsint Im=Em/R
7、这时电路某一段上电压同样是按正弦规律变化的，电压的瞬时值：u=iR=Imsint R 得: u=Umsint Um=ImR RSE r这种按正弦规律变化的交流电（电动势这种按正弦规律变化的交流电（电动势e、电流、电流i、电压、电压u)叫正弦交流电。叫正弦交流电。表达式：表达式：e=Emsint Em叫电动势的最大值叫电动势的最大值 i=Imsint Im叫电流的最大值叫电流的最大值 u=Umsint Um叫电压的最大值叫电压的最大值=2f=2/ T 叫角叫角频率率甲甲：家家庭庭电电路路中中的正弦交变电流的正弦交变电流 乙乙：示示波波器器中中的的锯齿波扫描电压锯齿波扫描电压 丙丙：电电子子计计算
8、算机机中的矩形脉冲中的矩形脉冲 丁丁：激激光光通通信信中的尖脉冲中的尖脉冲 几种交变电流的波形几种交变电流的波形 三三.交流发电机交流发电机（1）发电机的基本组成：）发电机的基本组成：用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）用来产生磁场的磁极用来产生磁场的磁极（2）发电机的基本种类）发电机的基本种类旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子动的部分叫定子总结总结： 1.交变电流：大小和方向
9、都随时间作周期性变化的电流。交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 2.交变电流的变化规律：交变电流的变化规律： 方向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改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变 两次。两次。 大小变化规律大小变化规律-按正弦规律变化：按正弦规律变化： e=Emsint Em=BS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 3.在只含有电阻的电路中，适用于直流电路在只含有电阻的电路中，适用于直流电路 的欧姆定的欧姆定 律也适用于交变电流电路。律也适用于交变电流电路。 其等效电路图如右：其等效电路图如右：RSE r4.交流发电机交流发电机课堂练习例（1）发电机产生的按正弦规律变化的电动势最大值为311V，其线圈共100匝，在匀强磁场中匀速转动的角速度为100 rad/s，从线圈经过中性面开始计时。 写出电动势的瞬时表达式。 此发电机与外电路组成闭合电路时，总电阻为100 ，求t=1/600s时的电流。 线圈转过去180的过程中，电动势的平均值，电动势达到的最大值各是多少？ 磁通量变化率的最大值是多少？
