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文檔簡介
1、教學內(nèi)容:交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律【課前復習】會做了,學習新課才能有保障1 方向不隨時間而改變的電流叫做 ,方向和強弱都不隨時間而改變的電流叫做,方向隨時間而改變的電流叫做 2 閉合電路的一部分導體切割磁感線時,電路中會產(chǎn)生 3 示波器是一種常用的電子儀器,是用來直接觀察 情況的.4 數(shù)學上正弦函數(shù)的表達式為 5.部分電路的歐姆定律的表達式為 答案:1 .直流,恒定電流,交變電流2 .感應(yīng)電流3 電信號隨時間變化4 x= Asin 0先看書,再來做一做都隨時間做化的交流電叫正弦交變電流2 矩形線圈在勻強磁場中, 繞 流一變化的電流叫交變電流,其中按 變的軸勻速轉(zhuǎn)動時,線圈中就產(chǎn)生了交變電3 正
2、弦式電流瞬時值的表達式,電流:4 交流發(fā)電機的基本組成部分是; 電壓:;電動勢:和交流發(fā)電機分為 和【學習目標】1 理解交變電流的產(chǎn)生原理,掌握交變電流的變化規(guī)律2 知道正弦式電流的圖象.3 知道交流發(fā)電機的構(gòu)造和分類【基礎(chǔ)知識精講】課文全解一、交變電流1 定義:大小和方向隨時間作周期性變化的電流,叫做交變電流,簡稱交流說明:方向隨時間周期性變化是交變電流的最重要的特征.如圖17 1 1中A、B、C均為交變電流,而 D就不是交變電流,因為 D中電流方向不隨時間改變ABD圖 17- 1 12 正弦式電流(1)定義:隨時間按正弦規(guī)律變化的電流叫做正弦式電流.說明:在我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活中使用的交變
3、電流都是正弦式電流,但并非只有按正 弦規(guī)律變化的電流才叫交變電流.正弦式交變電流的圖象是正弦曲線,如圖17 1 2 (b)所示.(2)正弦式電流產(chǎn)生:當線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸做勻速轉(zhuǎn)動時,線圈 中就產(chǎn)生正弦式電流.(3) 正弦式電流的規(guī)律: 如圖17 1 2(a)所示,假定線圈從跟磁感線垂直的平面(也叫中性面)開始轉(zhuǎn)動,則產(chǎn)生的交變電流的瞬時值表達式為i= "sin 3 t;電動勢瞬時值的表達式為e= Emsin 3 t;電壓瞬時值表達式為 u= Umsin 3 t.dr-HC lrb ei>-&(a)(b)圖 17 1 2說明:交變電流隨時間而變化,不同
4、時刻對應(yīng)的值,叫交變電流的瞬時值. 瞬時值是時間的函數(shù),不同時刻瞬時值不同. 最大值(也叫峰值):交變電流所能達到的最大數(shù)值稱為最大值.如上面瞬時值表達式中的Im Em Un就是相應(yīng)物理量的最大值.交變電流電動勢的最大值Em= NBS3,其中N為線圈匝數(shù),B為磁感應(yīng)強度,S為線圈面積,3為線圈轉(zhuǎn)動的角速度. Em大小由匝數(shù) N磁感應(yīng) 強度B、角速度3、線圈面積S決定,而與線圈的形狀和轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān).二、*中性面1.定義:與磁感線垂直的平面叫做中性面.2 .中性面特點:(1)穿過線圈的磁通量 最大;(2)磁通量的變化率(-=0)最小;也t(3)電動勢e及電流I均為零;(4)線圈經(jīng)此位置電流方向發(fā)
5、生改變.說明:除中性面之外,在交流電產(chǎn)生過程中還有一個特殊位置,那就是與磁感線平行的平面(或叫與中性面垂直的平面).該平面的特點:(1)穿過線圈的磁通量最小(-=0); (2)磁通量的變化率()最大;(3)電動勢為最大值(Em),電流為最大值(Im); (4)線圈經(jīng)過此位置,電流方向不發(fā)生變化;(5)當線圈轉(zhuǎn)到與該位置重合時開始計時,則交流電瞬時值的表達式皆為余弦規(guī)律,如電動勢瞬時值e= Emcos 3 t,電流瞬時值i = I mcos 3 t.三、交流發(fā)電機1.構(gòu)成:交流發(fā)電機的基本組成部分是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈(通常叫電樞)和產(chǎn)生磁 場的磁極.2 .分類:按轉(zhuǎn)動部分不同,交流發(fā)電機分為旋
6、轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機和旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機.旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機能夠產(chǎn)生幾千伏到幾萬伏的電壓,輸出功率可達幾百兆瓦,大多數(shù)發(fā)電機都 是該類型.旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機產(chǎn)生的電壓一般不超過500 V .3 .能量轉(zhuǎn)化:發(fā)電機的轉(zhuǎn)子由動力機(如水輪機、蒸汽輪機等)帶動,把機械能傳遞給 發(fā)電機,發(fā)電機將得到的機械能轉(zhuǎn)化為電能輸送給外電路.問題全解問題1: e= NBSo sin w t的由來矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的對稱軸做勻速轉(zhuǎn)動時,線圈中產(chǎn)生隨時間按正弦 規(guī)律變化的感應(yīng)電動勢.w旋轉(zhuǎn).令線圈 abcd的邊長Lab = Ld,ad、bc邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,其大小相同,且對線圈中 用e表示線圈轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生的
7、感應(yīng)電動勢,則如圖17- 1 3所示,線圈從中性面開始以角速度 Lad= Lbc= L.在轉(zhuǎn)動過程中, 電流而言,兩電動勢相當于串聯(lián).e = 2BLvivi= vsin 00 = w to 1 ,V = w R= w Lab21由式得e= 2BL -w Lab sin w t = BSw sin w t2中性面若線圈為N匝 e= NBSw sin w t其中S為線圈的面積,NBSo為交變電動勢的峰值 Em, w t為線圈和中性面夾角.一一心問題2:區(qū)分交流電產(chǎn)生過程中的 Em ()m和m.AtEm為電動勢的最大值, Em= NBSj = Nmw .m為穿過線圈的最大磁通量,當線圈平面轉(zhuǎn) 到與中
8、性面重合時,磁通量達最大,此時m= BS;當線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時,磁通量為零.為磁通量的變化率,在線圈繞垂直于磁感線的軸轉(zhuǎn)一周的過程中,當線圈平面與中性面重合時,二Em (-)也tA=0, = 0,也t.":t 二 m和m之間的關(guān)系:當=0時,e= Em,At厶=0;當線圈平面與磁感線重合時,t. ":t二)m;當=©m時,etm即通過線圈的磁通量與產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小關(guān)系恰好相反,可巧記為:與e此消彼長,一個最大時,另一個為零;e與二的關(guān)系,由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,二者變化規(guī)律同步,即總是同時達到最大或零.【學習方法指導】例1如圖17 1 5所示,單匝
9、線圈在勻強磁場中繞 0O軸從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動,已知從圖示位置轉(zhuǎn)動 1時,線圈中感應(yīng)電動勢大小為10 V,求:6圖 17- 1 52(1)交變電動勢的峰值;(2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)動'的過程中,交變電動勢的平均值.2解題方法:程序法交變電流瞬時表達式問題的破解程序:(1)觀察線圈的轉(zhuǎn)動軸是否與磁感線垂直;(2 )在垂直的情況下,根據(jù)開始計時時線圈所處的位置確定交流電變化規(guī)律為正弦或余 弦函數(shù)從中性面開始計時,電動勢是按正弦規(guī)律變化;從線圈轉(zhuǎn)到與磁感線平行時開始計 時,電動勢是按余弦規(guī)律變化;(3)計算電動勢最大值和角速度 w,寫出電動勢的瞬時表達式.注:電動勢的最大值 Em= NBSo
10、 = N mW = NB 止2W = NB縣=2n NBS= 2 n NBS=2n Nnm (N為線圈匝數(shù),n為轉(zhuǎn)速).平均電動勢的計算程序:(1)確定計算的是哪段時間內(nèi)的平均電動勢;T(2)找到所研究也時間段 t內(nèi)線圈磁通量的變化量=|211 ; (3)利用法拉第電磁感應(yīng)定律E= Ne= Eflsin w t計算平均電動勢值.解析:(1)圖示位置為中性面,從圖示位置開始計時,交變電動勢的瞬值為Vnn將 w t = , e= 10 V 代入上式,有 10= Emsin ,解得 Em= 20 V66n(2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中,磁通量的變化量為=BS經(jīng)歷的時間 t = 廠,所以此過程中交變
11、電動勢的平均值e =三=2B S =Z 日=2 x 20 = 12. 7 VAt兀兀兀點評:在計算正弦式交變電動勢的峰值時一般使用En= NBS);計算某段時間內(nèi)交變電動勢的平均值則應(yīng)用 e= n二爭,切勿亂套公式使用 Im來計算平均值.加2例2有一個氖氣燈泡,當電壓高于50 V時就會發(fā)光,給這個氖氣燈泡加上e= 100sin314 t V的交流電,求它連續(xù)發(fā)光的時間.解題方法:公式法解析:氖氣燈泡上加的是交變電流,電壓的大小和方向都隨時間作周期性的變化,電壓 大小變化范圍為0100 V.當所加電壓的絕對值大于等于50 V時氖氣燈泡就會發(fā)光,當所加電壓的絕對值小于 50 V時氖氣燈泡就熄滅,因
12、此只要求出該交變電流的電壓開始達到和開始 低于50 V的時刻,就可求出電壓大于等于50 V的一段時間,即氖氣燈泡連續(xù)發(fā)光的時間.當加在氖氣燈泡上的電壓為50 V時,50= 100 sin314 t可得:sin314 t = 0. 5由圖17- 1 6可知當314t1=二時,電壓達到50 V,氖氣燈泡開始發(fā)光,可解得:612t 1 = X 10 s655當314t2='時,電壓開始低于 50 V,氖氣燈泡開始熄滅,可解得:t2= X 10 2 s665 12氖氣燈泡連續(xù)發(fā)光時間為t = t2 t1=( )X 10 2 s = X 10 2 s6 63點評:解本題的關(guān)鍵之處是知道50 V為瞬時值,而不是平均值,知道無論哪一時刻和不論燈泡兩端哪端電壓高,只要電壓瞬時值大于50 V,燈泡就會發(fā)光.不論何時,都要盡可能讓思考與反省預見到突發(fā)的激情,這于審慎者可輕而易舉做到。心煩意亂之時,首先要做的就是意識到這一點。先控制住自己的情緒,下決心不再使之加劇。有了這種高明 的防范,就能很快終止怒氣。要懂得制怒之法,且止息于當止之時:奔跑時停下來最難;狂怒時保持頭腦清醒也一樣難。過分激動,不論程度高低,都會影響理智。一旦對發(fā)怒有了這種警醒,就 不會使你因怒氣而失控,也不會使你損害良好的辨別力。謹慎地
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