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1、5.1 交变电流交变电流1.1.交变电流（交变电流（AC）大小和方向随时间做周期性变化的电流叫大小和方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流；做交变电流，简称交流；2.2.直流（直流（DC）方向不随时间变化的电流称为直流；方向不随时间变化的电流称为直流；3.3.恒定电流：恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流叫做恒大小和方向都不随时间变化的电流叫做恒定电流定电流. .一、交变电流一、交变电流练习1 1在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是交变电流的是 ，属于正弦交变电流的是，属于正弦交变电流的是 。A B DA B DA
2、 AtiABCD交交流流发发电电机机模模型型二、交变电流的产生二、交变电流的产生问题问题问题问题1 1 在在在在线线线线圈转动的过圈转动的过圈转动的过圈转动的过程中程中程中程中，那些边会产生感，那些边会产生感，那些边会产生感，那些边会产生感应电动势？应电动势？应电动势？应电动势？ab边边 cd边边abcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB问题问题2 在每个在每个T/4内感应电流的方向是怎样的？内感应电流的方向是怎样的？甲甲乙乙a-b乙乙丙丙 a-b丙丙丁丁 b-a丁丁甲甲 b-aabcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdk
3、LAB甲甲乙乙丙丙丁丁甲甲问题问题2 判断此位置有没有感应电流判断此位置有没有感应电流?aNbBS最大最大E=0=0I=0=0垂直磁场方向的平面叫做垂直磁场方向的平面叫做中性面。中性面。线圈经过线圈经过中性面中性面时，时，最大最大，但线圈中的但线圈中的电动势为零电动势为零. .V/BV/B 问题问题3 判断此位置有没有感应电流？判断此位置有没有感应电流？BS=0=0E E最大最大I I最大最大线圈与磁场平行时，线圈与磁场平行时，最小最小，但线圈中的但线圈中的电动势最大电动势最大 (VB)BS最大最大E=0 I=0中性面中性面BS=0E、I最大最大V / BVB问题问题4 画出电流随时间变化曲线
4、画出电流随时间变化曲线?以以a到到b的电流方向为正的电流方向为正.ti甲甲乙乙丙丙丁丁甲甲甲甲乙乙丙丙甲甲乙乙丁丁丙丙甲甲乙乙甲甲丁丁丙丙甲甲乙乙问题问题5 一个周期内电流方向改变几次一个周期内电流方向改变几次？在什么位置电流方向发生变化？在什么位置电流方向发生变化？一个周期内电流方向改变两次，一个周期内电流方向改变两次，在中性面时电流方向改变。在中性面时电流方向改变。 1.中性面中性面：垂直磁场方向的平面垂直磁场方向的平面（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=BS，但但/t =0最最小小，（ ab和和cd边边都都不不切切割磁感线），线圈中的感应割磁
5、感线），线圈中的感应电动势为零电动势为零（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性面面，电电流流方方向向改改变变两两次次2.线线圈圈平平行行与与磁磁感感线线时时，=0,/t最最大大，感感应应电动势最大电动势最大。 1.中性面：中性面：_。（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_，但但/t _，线线圈圈中中的的感感应应电动势为电动势为_。（2）线线圈圈经经过过_时时，电电流流将将改改变变方方向向，线线圈转动一周，电流方向改变圈转动一周，电流方向改变_次。次。 2线线圈圈平平行行与与磁磁
6、感感线线时时，=_,/t_，感应电动势感应电动势_。练习练习 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线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，下面说法中正确随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是的是( )：A.T1时刻通过线圈的磁通量为零；时刻通过线圈的磁通量为零；B.T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；C.T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；大；D.每当每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝变换方向时，通过线圈的磁
7、通量的绝对值都为最大对值都为最大。 D以以线线圈圈经经过过中中性性面面开开始始计计时时，切切割割边边L1，另另一一边边L2,推导任意时刻推导任意时刻t线圈中的感应电动势：线圈中的感应电动势：令则有 e为电动势在时刻为电动势在时刻t的瞬时值的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）为电动势的最大值（峰值）NBS=NBS三、三、交变电流的变化规律交变电流的变化规律 成立条件：成立条件：匀强磁场中做匀速圆周运动，经中性面时开始计时匀强磁场中做匀速圆周运动，经中性面时开始计时电压电流按正弦函数规律变化电压电流按正弦函数规律变化正弦式交流电正弦式交流电eoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T
8、T/2/23 3/2/22 2tt t四、交流电的四、交流电的图像图像 et0Em-Emit0Im-Im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脉冲(4)(4)激光通信中的尖脉冲激光通信中的尖脉冲六、交流发电机六、交流发电机1、组成：、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、种类、种类 旋转电枢式发电机旋转电枢式发电机 旋转磁极式发电机转旋转磁极式发电机转动的部分叫转子动的部分叫
9、转子，不动的部分叫定子不动的部分叫定子 例题例题 一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动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势的最大值为311V，线圈在磁场中转动的角速度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。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，电）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的路的 总电阻为总电阻为100，试写出通过负载的电流强度的瞬试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在时表达式，在t=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？时电流强度的瞬时值为多少？（3）线圈从中性面转过）线圈从中性面转过180度的过程中，电动势的最度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？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？）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？答案答案（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）
