山東省泰安一中學高中物理選修：交變電流ppt課件

1、5.15.1 泰安一中泰安一中 物理組物理組思索：思索：1.在人們的生活和工農(nóng)業(yè)消費中常用的是什么樣的電流？2.這種電流與直流電相比具有哪些優(yōu)點?交流電交流電1).交流發(fā)電機效率高交流發(fā)電機效率高;2).便于保送，可以用變壓器升壓和降壓便于保送，可以用變壓器升壓和降壓;3).可以用三相感應電動機等可以用三相感應電動機等.1、直流電流、直流電流(DC) (direct current)方向不隨時間變化的電流方向不隨時間變化的電流2、交變電流、交變電流(AC) (alternating current)一、交變電流的概念一、交變電流的概念練習練習:v1以下圖畫出了以下圖畫出了5種電流隨時間變化的圖

2、象，這種電流隨時間變化的圖象，這5個圖中的電流個圖中的電流i都隨時間做周期性變化，其中屬于交都隨時間做周期性變化，其中屬于交變電流的是：變電流的是：ACE交流發(fā)電機模型交流發(fā)電機模型二、交變電流的產(chǎn)生二、交變電流的產(chǎn)生abcdMNNS做一做做一做1 1、線圈在勻強磁場中繞垂直于磁、線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動場的軸勻速轉動二、交變電流的產(chǎn)生二、交變電流的產(chǎn)生BS最大最大E=0I=0中性面中性面垂直磁場方向的平面叫做中性面。垂直磁場方向的平面叫做中性面。線圈經(jīng)過中性面時，線圈經(jīng)過中性面時，最大，最大，但線圈中的電動勢為零但線圈中的電動勢為零2 2、過程分析、過程分析NSSNNSabc

3、dad判別此位置有沒有感應電流，方向怎樣樣？判別此位置有沒有感應電流，方向怎樣樣？BS=0=0E E最大最大I I最大最大感應電流方向感應電流方向a到到b線圈與磁場平行時，線圈與磁場平行時，最小，最小，但線圈中的電動勢最大但線圈中的電動勢最大(VB)判別此位置有沒有感應電流，方向怎樣樣？判別此位置有沒有感應電流，方向怎樣樣？NSSNBS最大最大E=0 I=0中性面中性面BS=0E、I最大最大感應電流方向感應電流方向b b到到a aVB線圈轉動一周，線圈轉動一周，多少次經(jīng)過中性面多少次經(jīng)過中性面?電流方向改動多少次電流方向改動多少次?思索與討論思索與討論.a(b)a(b)c(d)c(d)O O以

4、線圈經(jīng)過中性面開場計時，切割邊以線圈經(jīng)過中性面開場計時，切割邊L1，另一邊，另一邊L2,推導恣意時辰推導恣意時辰t線線圈中的感應電動勢演示圈中的感應電動勢演示 tvNBLesin2122Lv又tLLNBesin2121LLNBEm令那么有 tEemsine為電動勢在時辰為電動勢在時辰t的瞬時值，的瞬時值，Em為電動勢的最大值峰值為電動勢的最大值峰值NBS=NBS三、交變電流的變化規(guī)律三、交變電流的變化規(guī)律 tEemsin1、電動勢按正弦規(guī)律變化、電動勢按正弦規(guī)律變化2 2、電流按正弦規(guī)律變化、電流按正弦規(guī)律變化 tIimsin3 3、電壓按正弦規(guī)律變化、電壓按正弦規(guī)律變化 tUumsin 電流

5、電流i i經(jīng)過經(jīng)過R R時：時： .RIUiRumm，成立條件：成立條件：轉軸垂直勻強磁場，經(jīng)中性面時開場計時轉軸垂直勻強磁場，經(jīng)中性面時開場計時m a xn BSEeoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23/23/222tt tabcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB四、交流電的圖像四、交流電的圖像 四、交流電的圖像四、交流電的圖像 et0Em-Emit0Im-Im(1)(1)正弦交流電正弦交流電(2)(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓示波器中的鋸齒波掃描電壓(3)(3)電子計算機中的矩形脈沖電子計算機中的矩形脈沖(4)(4)激

6、光通訊中的尖脈沖激光通訊中的尖脈沖五、交變電流的種類五、交變電流的種類 、交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻、交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速旋強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速旋轉時，線圈中就產(chǎn)生轉時，線圈中就產(chǎn)生 、交變電流：和、交變電流：和 都隨時間做都隨時間做 的電流叫的電流叫做交變電流電壓和電流隨時間按做交變電流電壓和電流隨時間按變化的交流電叫正弦交流電變化的交流電叫正弦交流電 課堂練習課堂練習 、當線圈平面垂直于磁感線時，、當線圈平面垂直于磁感線時，線圈各邊都不切割磁感線，線圈中沒線圈各邊都不切割磁感線，線圈中沒有感應電流，這樣的位置叫做有感應電流，這樣的位置叫做線

7、圈平面每經(jīng)過中性面一次，感線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應電流方向就改動一次，因此線圈轉應電流方向就改動一次，因此線圈轉動一周，感應電流方向改動動一周，感應電流方向改動、線圈從中性面開場轉動，角速度是、線圈從中性面開場轉動，角速度是，線圈中的感應電動勢的峰值是線圈中的感應電動勢的峰值是Em，那么，那么在任一時辰在任一時辰t感應電動勢的瞬時值感應電動勢的瞬時值e為為假設電路總電阻為，那么感應電流假設電路總電阻為，那么感應電流的瞬時值為的瞬時值為 0Em -Emt六、交流發(fā)電機六、交流發(fā)電機1、組成：用來產(chǎn)生感應電動勢的線圈叫電樞、組成：用來產(chǎn)生感應電動勢的線圈叫電樞 用來產(chǎn)生磁場的磁極用來產(chǎn)生磁場

8、的磁極 2、種類、種類 旋轉電樞式發(fā)電機旋轉電樞式發(fā)電機 旋轉磁極式發(fā)電機轉旋轉磁極式發(fā)電機轉動的部分叫轉子，不動的部分叫定子動的部分叫轉子，不動的部分叫定子、交流發(fā)電機有兩種，即、交流發(fā)電機有兩種，即、 其中轉動的部分叫其中轉動的部分叫，不動的部分叫發(fā)電機，不動的部分叫發(fā)電機轉子是由、或轉子是由、或其它動力機帶動其它動力機帶動旋轉磁極式旋轉磁極式旋轉電樞式旋轉電樞式轉子轉子定子定子水輪機水輪機蒸汽輪機蒸汽輪機6、一矩形線圈、一矩形線圈,繞垂直于勻強磁場并位于線繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面的固定軸轉動圈平面的固定軸轉動,線圈中的感應電動勢線圈中的感應電動勢e隨時隨時間間t的變化如下圖的變化如

9、下圖,下面說法中正確的選項是下面說法中正確的選項是A.t1時辰經(jīng)過線圈的磁通量為零時辰經(jīng)過線圈的磁通量為零B.t2時辰經(jīng)過線圈的磁通量的絕對值最大時辰經(jīng)過線圈的磁通量的絕對值最大C.t3時辰經(jīng)過線圈的磁通量的絕對值最大時辰經(jīng)過線圈的磁通量的絕對值最大D.每當每當e變換方向時，經(jīng)過線圈的磁通量絕變換方向時，經(jīng)過線圈的磁通量絕對值最小對值最小et0t1 t2t3 t4Em-EmC1 1、知道交變電流定義、知道交變電流定義ACAC：大小和方向都隨時間作周期性變化：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流。方向不隨時間變化的電流為直流電的電流。方向不隨時間變化的電流為直流電DCDC。辨析電流圖。辨析電流圖

10、。3 3、推導和了解交變電流的變化規(guī)律：重難點、推導和了解交變電流的變化規(guī)律：重難點1 1方向變化規(guī)律方向變化規(guī)律-線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應電流線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應電流的方向就改動一次；線圈轉動一周，感應電流的方向改動兩次。的方向就改動一次；線圈轉動一周，感應電流的方向改動兩次。 最大，最大，/t =0t =0最小，感應電動勢最小最小，感應電動勢最小E=0E=02大小變化規(guī)律大小變化規(guī)律-按正弦規(guī)律變化：能畫出瞬時線速度分按正弦規(guī)律變化：能畫出瞬時線速度分解圖解圖 e=Emsint Em=NBS叫電動勢的最大值峰值叫電動勢的最大值峰值 i=Imsint Im=Em/R+r 叫電

11、流的最大值峰值叫電流的最大值峰值 u=Umsint Um=ImR 叫電壓的最大值峰值叫電壓的最大值峰值 5.1交變電流交變電流 小結小結2 2、了解交變電流產(chǎn)生的過程：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場、了解交變電流產(chǎn)生的過程：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動產(chǎn)生正弦式交變電流。能畫出四幅過程圖。的軸勻速轉動產(chǎn)生正弦式交變電流。能畫出四幅過程圖。 垂直磁場方向的平面叫做中性面。垂直磁場方向的平面叫做中性面。 重點重點.RIUiRumm，電流經(jīng)過電流經(jīng)過R時：時：1在如下圖的幾種電流隨時間變化的圖線中，屬于交變在如下圖的幾種電流隨時間變化的圖線中，屬于交變電流的是電流的是 ，屬于正弦交變電流的

12、是，屬于正弦交變電流的是 。tiABCDA B DA三、課堂練習三、課堂練習2 一矩形線圈繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉動，線圈中的感應電動勢隨時間的變化規(guī)律如下圖，下面說法中正確的選項是( )： T1時辰經(jīng)過線圈的磁通量為零；時辰經(jīng)過線圈的磁通量為零； T2時辰經(jīng)過線圈的磁通量的絕對值最大；時辰經(jīng)過線圈的磁通量的絕對值最大； T3時辰經(jīng)過線圈的磁通量變化率的絕對值時辰經(jīng)過線圈的磁通量變化率的絕對值最大；最大； 每當每當e變換方向時，經(jīng)過線圈的磁通量的絕變換方向時，經(jīng)過線圈的磁通量的絕對值都為最大。對值都為最大。 答案： D3. 3. 矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動。設線圈矩形線圈在

13、勻強磁場中勻速轉動。設線圈abab邊長為邊長為20cm20cm，adad邊長為邊長為10cm10cm，磁感應強度，磁感應強度 B=0.01TB=0.01T，線圈的轉速，線圈的轉速n=50r/sn=50r/s，求：電動勢，求：電動勢的最大值及對應的線圈位置。的最大值及對應的線圈位置。0.0628V 0.0628V 線圈平面與磁場方向平行。線圈平面與磁場方向平行。 4. 4. 如下圖：匝數(shù)為如下圖：匝數(shù)為NN、面積為、面積為S S的矩形線圈在勻強磁場的矩形線圈在勻強磁場B B中勻中勻速轉動，角速度為速轉動，角速度為，求線圈，求線圈從圖示位置轉過從圖示位置轉過180180度時間內(nèi)度時間內(nèi)的平均感應電

14、動勢。的平均感應電動勢。. .E平均=S2N B /練習 6、 一臺發(fā)電機產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應電動勢的最大值為311V，線圈在磁場中轉動的角速度100rad/s。 1寫出感應電動勢的瞬時值表達式。 2假設該發(fā)電機只與含電阻的負載組成閉合電路，電路的 總電阻為100，試寫出經(jīng)過負載的電流強度的瞬時表達式，在t=1/120s時電流強度的瞬時值為多少？3線圈從中性面轉過線圈從中性面轉過180度的過程中，電動勢的最大值、平均度的過程中，電動勢的最大值、平均值分別是多少？值分別是多少？4轉動過程中磁通量的變化率最大值是多少？轉動過程中磁通量的變化率最大值是多少？答案答案1e=311Sin100t 2I=3.11Sin100*1/120=3.11*1/2=1.55A3E m=311V E=N/t=2NBS/198V4/t=311/NWb/s(甲) (乙)(丙)(丁)E I ，電流方向：