交流電的產(chǎn)生講義課件

1、交變電流的產(chǎn)生JIAO BIAN DIAN LIU DE CHAN SHENG交變電流的產(chǎn)生JIAO BIAN DIAN LIU DE C電流的分類恒定電流:大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流交變電流:大小和方向隨時(shí)間周期性變化的電流電流的分類恒定電流:大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流交變電流:一、交變電流的產(chǎn)生一、交變電流的產(chǎn)生交流電的產(chǎn)生講義課件NS交流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)磁極電 樞NS交流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)磁極電 樞線圈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)角速度： w 線速度： V初始位置：中性面任一時(shí)間t線圈平面轉(zhuǎn)過(guò)角度： wtNS 中性面 V / B 最 大 = 0轉(zhuǎn)動(dòng)軸與磁場(chǎng)方向垂直線圈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：NS 中

2、性面轉(zhuǎn)動(dòng)軸與磁場(chǎng)方向垂直NSSNNSVVNSSNNSVVNSSNV2VV1wtwt E=BLV(互相垂直)V1=Vsinte=BLVsin wtNSSNV2VV1wtwt E=BLV(互V2VV1V E=BLV(互相垂直) V1=Vsint e=BLVsin wtV2VV1V E=BLV(互相垂直) V2VV1 E=BLV(互相垂直) V1=Vsint e=BLVsin wt V線圈經(jīng)過(guò)中性面， 感應(yīng)電流方向改變。V2VV1 E=BLV(互相垂直) V2VV1V E=BLV(互相垂直) V1=Vsint e=BLVsin wtV2VV1V E=BLV(互相垂直) 二、交流的變化規(guī)律二、交流的變

3、化規(guī)律NSSNeto+NSSNeto+NSSNteo+NSSNteo+NSSNeto+NSSNeto+NSSNteo+NSSNteo+SSNeto+SSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+SSNeto+SSNeto+NSSNeto+NSSNe

4、to+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+最大值e =BLVsin wtEmteo+峰值最大值e =BLVsin wtEmteo+峰值交流電的圖像 abcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB交流電的圖像 abcdKLABabcdK LABabcdk2、交變電流的變化規(guī)律e=nBssint=Emsint(從中性面開始計(jì)時(shí))e=nBscost=Emcost(從BS開始計(jì)時(shí))

5、i=(nBs/R)sint=Imsint(從中性面開始計(jì)時(shí))i=(nBs/R)cost=Imcost(從從BS開始計(jì)時(shí))u=Umsint(從中性面開始計(jì)時(shí))u=Umcost(從從BS開始計(jì)時(shí))(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):(2)感應(yīng)電流:(3)外電路電阻兩端的電壓:2、交變電流的變化規(guī)律e=nBssint=Emsint 1.建立交流電的瞬時(shí)方程必須首先確定Em、，同時(shí)注意起始位置（是從中性面開始是正弦曲線，e=Emsint;從垂直中性面開始是余弦曲線，e=Emcost）.2.由Em=N2BL1v=NBL1L2=NBS=Nm可知，峰值Em與線圈的面積有關(guān)。而與垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置無(wú)關(guān)，與線圈的形狀也

6、無(wú)關(guān)。3.轉(zhuǎn)速對(duì)交變電流的影響：由e=NBSsint可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，角速度也增大，使得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨之增大，同時(shí)交變電流的變化也加快。 1.建立交流電的瞬時(shí)方程必須首先確定Em、，同時(shí)注意起始3、交變電流的種類(1)正弦交流電(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓(3)電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖(4)激光通信中的尖脈沖3、交變電流的種類(1)正弦交流電(2)示波器中的鋸齒波掃描（1）發(fā)電機(jī)的基本組成：用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈（叫電樞）用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極（2）發(fā)電機(jī)的基本種類旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)（電樞動(dòng)磁極不動(dòng)）旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)（磁極動(dòng)電樞不動(dòng)）無(wú)論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分叫定子（1）發(fā)電機(jī)的

7、基本組成：無(wú)論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子，不1在如圖所示的幾種電流隨時(shí)間變化的圖線中，屬于交變電流的是 ，屬于正弦交變電流的是 。tiABCDA B DA三 例題1在如圖所示的幾種電流隨時(shí)間變化的圖線中，屬于交變電流的是2 一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，下面說(shuō)法中正確的是：t1時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零；t2時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大；t3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大；每當(dāng)e變換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值都為最大。 答案： D2 一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)3. 交流發(fā)電機(jī)工作

8、時(shí)的電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律為 e=EmSint，如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n提高一倍，其它條件不變，則電動(dòng) 勢(shì)的變化規(guī)律將變化為：A。e=EmSin2t B. e=2EmSin2t C. e=2EmSin4t D. e=2EmSint 答案B 例題33. 交流發(fā)電機(jī)工作時(shí)的電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律為 6. 一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為311V，線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是100rad/s。 （1）寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。 （2）若該發(fā)電機(jī)只與含電阻的負(fù)載組成閉合電路，電路的總電阻為100，試寫出通過(guò)負(fù)載的電流強(qiáng)度的瞬時(shí)表達(dá)式、在t=1/120s時(shí)電流強(qiáng)度的瞬時(shí)值為多少？答案（1）e=311S

9、in100t(V) （2）I=3.11Sin（1001/120）=3.111/2=1.55（A） 6. 一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 公式 e =Em sin wt i =Im sin wt圖形交變電流是按正弦規(guī)律變化的，叫做正弦式電流。e(i)to+(線圈處于中性面位置時(shí)開始計(jì)時(shí)) 公式 e =Em sin三 交 流 的 描 述三 交 流 的 描 述周期:完成一個(gè)周期性變化所用的時(shí)間。 符號(hào):T 單位:秒 頻率:交流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。 符號(hào):f 單位:赫茲(Hz) T=1/f f=1/T市電:f=50HZ T=0.02S周期:完成一個(gè)周期性變化所用的時(shí)間。市電:f=

10、50HZ TTe(i)to+變化狀態(tài)完全相同的兩點(diǎn)間的時(shí)間(t)為一個(gè)周期(T)Te(i)to+變化狀態(tài)完全相同的兩點(diǎn)間的時(shí)間(t)為一個(gè)周四、交流的有效值四、交流的有效值甲、乙圖中電爐燒水,設(shè)壺材料相同、水質(zhì)量相等、水的初溫相同若直流電源用10分鐘把水燒開，而第二次用交流電時(shí)也用10分鐘把水燒開情景：甲、乙圖中電爐燒水,設(shè)壺材料相同、水質(zhì)量相等、水的初溫相同交流的有效值（根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定） 使交流和直流分別通過(guò)相同阻值的電阻，并且在相同時(shí)間里產(chǎn)生的熱量相等，這個(gè)直流的電壓、電流值，就是交流的電壓.電流的有效值.交流的有效值（根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定） 使交流有效值與最大值的關(guān)系 E=Em /

11、 2 0.707 Em U=Um / 2 0.707 Um I=Im / 2 0.707 Im E：電動(dòng)勢(shì) ：電流 ：電勢(shì)注意：非正弦（非余弦）交流電無(wú)此關(guān)系，必須按有效值的定義進(jìn)行推導(dǎo)。有效值與最大值的關(guān)系 E=Em / 2 關(guān)于有效值的說(shuō)明 1、通常所說(shuō)照明電路的電壓是220v,指的是交流的有效值。 2、各種使用交流的電器設(shè)備的銘牌上所標(biāo)的額定電流和額定電壓的數(shù)值都是它的有效值。 3、交流電壓表和電流表所測(cè)的數(shù)值也是有效值。 4、如果沒(méi)有特別說(shuō)明，一般說(shuō)到交流的電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流或計(jì)算電功率，電熱時(shí)指的都是有效值。 5、通常電容器所標(biāo)的耐壓值指的是最大值，保險(xiǎn)絲的熔斷電流指的是有效值關(guān)于有

12、效值的說(shuō)明峰值、有效值、平均值在應(yīng)用上的區(qū)別 峰值是交流電變化中的最大瞬時(shí)值，在判斷電容器是否會(huì)被擊穿時(shí)，需考慮交流電的峰值是否超過(guò)電容器的額定電壓。 有效值是按熱效應(yīng)來(lái)定義的，對(duì)于一個(gè)確定的交流來(lái)說(shuō)，其有效值是一定的。 平均值是由公式 確定的，其值大小由某段時(shí)間磁通量的變化量來(lái)決定，在不同的時(shí)間段里是不相同的。如對(duì)正弦交流，其正半周或負(fù)半周的平均電動(dòng)勢(shì)大小為 ,而一周期內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)卻為零。 在計(jì)算交流電通過(guò)電阻產(chǎn)生的熱量、熱功率時(shí)，只能用有效值，而不能用平均值。在計(jì)算通過(guò)導(dǎo)體的電量時(shí)，只能用平均值，而不能用有效值。 峰值、有效值、平均值在應(yīng)用上的區(qū)別 平均值是由公式 二、表征交變電流變化快

13、慢的物理量 、周期T：電流完成一次周期性變化所用的時(shí)間。單位：s .、頻率f：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位：Z.、角頻率：就是線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。單 位：rad/s.、角速度、頻率、周期的關(guān)系二、表征交變電流變化快慢的物理量 、周期T：電流完成一次周1如圖1114所示電路中，已知交流電源電壓u200 sin100t V，電阻R100 ，則電流表和電壓表的示數(shù)分別為 () 圖11A1.41 A,200 VB1.41 A,141 VC2 A,200 VD2 A,141 VB1如圖1114所示電路中，已知交B學(xué)之用學(xué)之用答案：D答案：D3如圖1116所示，n50匝的矩形線圈abcd，邊長(zhǎng)ab20

14、cm，bc25 cm，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁感線且通過(guò)線圈的中軸線OO勻 圖 1116速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度50 rad/s，線圈的總電阻r1 ，外電路電阻R9 .試求：(1)線圈在圖示位置(線圈平面與磁感線平行)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小；(2)1 min時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q.3如圖1116所示，n50匝的答案：(1)50 V(2)6.75103 J討論： 求解線圈轉(zhuǎn)過(guò)90O過(guò)程中通過(guò)某截面的電量答案：(1)50 V(2)6.75103 J討論： 求解練習(xí)1、如圖表示一交流隨時(shí)間變化的圖像，求此交流的有效值。 練習(xí)1、如圖表示一交流隨時(shí)間變化的圖像，求此交流的有效值。

15、2、如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)“”形導(dǎo)線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動(dòng)，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B= T，線框的CD邊長(zhǎng)為20cm，CE、DF長(zhǎng)均為10cm，轉(zhuǎn)速為50r/s，若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，（1）寫出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。（2）若線框電阻r=3,再將AB兩端接“6V，12W”燈泡，小燈泡能否正常發(fā)光？若不能，小燈泡實(shí)際功率多大？ 所以電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表達(dá)式應(yīng)為 拓展：四分之一周期時(shí)間內(nèi)通過(guò)某截面電量2、如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)“”形導(dǎo)線框可繞AB所以電小結(jié)：一、表征交變電流大小物理量 1、瞬時(shí)值：e I u2、最大值（峰值）: Em Im Um3、有效值: E I U正弦交流電的有效值與峰值

16、之間的關(guān)系是小結(jié)：一、表征交變電流大小物理量 二、表征交變電流變化快慢的物理量 、周期T：電流完成一次周期性變化所用的時(shí)間。單位：s .、頻率f：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位：Z.、角頻率：就是線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。單 位：rad/s.、角速度、頻率、周期的關(guān)系注意：當(dāng)轉(zhuǎn)速的單位為r/s（轉(zhuǎn)/秒）時(shí)，轉(zhuǎn)速與頻率的數(shù)值相等。二、表征交變電流變化快慢的物理量 、周期T：電流完成一次周Im0T/2Ti/At/s例題2:如圖是正弦式電流經(jīng)半波整流后的波形，電流的最大值為Im，試計(jì)算它的有效值？直流電IIm0T/2Ti/At/s例題2:如圖是正弦式電流經(jīng)半波整流例：如圖表示一交流電流隨時(shí)間變化的圖像，求此交流的有效值。 例：如圖表示一交流電流隨時(shí)間變化的圖像，求此交流的有效值。 一、線圈在磁場(chǎng)中周期性作切割磁力線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流。線圈每經(jīng)過(guò)一次中性面，感生電流的方向就改變一次，線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變兩次。 小結(jié)一、線圈在磁場(chǎng)中周期性作切割磁力線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流。線圈每圖形:二、交變電流可以用公式和圖示來(lái)描述 公式： e =Em si