2023學年完整公開課版交變電流

交變電流交變電流(AC)交變電流(交流):大小和方向都隨時間做周期性變化的電流.直流電(DC)

電流方向不隨時間而改變大小可以改變噢！交變電流(交流電)的產(chǎn)生

為了能更方便地說明問題，我們將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖來分析.

(甲)

B⊥S，Φ最大，E=0,I=0

沒有邊切割磁感應線中性面：線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面B∥S，φ=0，E最大，I最大，

(乙)a（b）、d（c）邊垂直切割磁感應線，感應電流方向b到a(丙)B⊥S，Φ最大，E=0,I=0

又見中性面B∥S，φ=0，E最大，I最大，

感應電流方向a到b那么整個連續(xù)的過程是怎么樣的呢？假定從E經(jīng)過負載流向F的電流為正，反之為負，在坐標上標出線圈達到甲、乙、丙、丁四個位置對應的時刻和電流。0最大0反向最大交流電的圖像

真的是這樣嗎？

設正方形線圈的邊長為L，在勻強磁場B中繞垂直于磁場的對稱軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，ab和cd邊垂直于紙面，轉(zhuǎn)軸為O．1、線圈轉(zhuǎn)動一周，電流方向改變多少次？2、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通量最大？這時感應電動勢是最大還是最??？3、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通量最小？這時感應電動勢是最大還是最??？回答問題：特點：a.磁通量Φ為0b.E最大，磁通量的變化率ΔΦ/Δt最大

（1）（甲）（丙）中性面（線圈與磁感線垂直的平面）（2）（乙）（?。┳畲笾得妫ň€圈垂直中性面）結(jié)論：特點:a.磁通量Φ最大b.E＝0，磁通量的變化率ΔΦ/Δt為零c.當線圈轉(zhuǎn)至中性面時，電流方向發(fā)生改變d.線圈轉(zhuǎn)動一周電流方向改變兩次

三．交變電流的變化規(guī)律

以線圈經(jīng)過中性面開始計時，在時刻t線圈中的感應電動勢（ab和cd邊切割磁感線）令則有

e為電動勢在時刻t的瞬時值，Em為電動勢的最大值（峰值）成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強磁場，經(jīng)中性面時開始計時．

（1）電動勢按正弦規(guī)律變化（2）電流按正弦規(guī)律變化

（3）電路上的電壓按正弦規(guī)律變化

電流通過R時：2、交變電流的變化規(guī)律e=nBsωsinωt=Emsinωt(從中性面開始計時)e=nBsωcosωt=Emcosωt(從B∥S開始計時)i=(nBsω/R)sinωt=Imsinωt(從中性面開始計時)i=(nBsω/R)cosωt=Imcosωt(從從B∥S開始計時)u=Umsinωt(從中性面開始計時)u=Umcosωt(從從B∥S開始計時)(1)感應電動勢:(2)感應電流:(3)外電路電阻兩端的電壓:五、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)電子計算機中的矩形脈沖(4)激光通信中的尖脈沖1、交變電流：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流。3、交變電流的變化規(guī)律：（1）方向變化規(guī)律-------線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應電流的方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)動一周，感應電流的方向改變兩次。

（2）大小變化規(guī)律-------按正弦規(guī)律變化：

e=EmsinωtEm=NBSω叫電動勢的最大值

i=ImsinωtIm=Em/R叫電流的最大值

u=UmsinωtUm=ImR叫電壓的最大值

小結(jié)2、矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動４、線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是，線圈中的感應電動勢的峰值是Em，那么在任一時刻t感應電動勢的瞬時值e為

．若線圈電阻為Ｒ，則感應電流的瞬時值Ｉ為

．0Eme-Emte=Emsinωti=(Em/R)·sinωt交流發(fā)電機

發(fā)電機的基本組成?發(fā)電機的基本種類?交流發(fā)電機簡介（1）發(fā)電機的基本組成：①用來產(chǎn)生感應電動勢的線圈（叫電樞）②用來產(chǎn)生磁場的磁極（2）發(fā)電機的基本種類①旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機（電樞動磁極不動）②旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機（磁極動電樞不動）無論哪種發(fā)電機，轉(zhuǎn)動的部分叫轉(zhuǎn)子，不動的部分叫定子總結(jié)：1.交變電流：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流。

2.交變電流的變化規(guī)律：

方向變化規(guī)律-------線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應電流的方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)動一周，感應電流的方向改變兩次。大小變化規(guī)律-------按正弦規(guī)律變化：

e=EmsinωtEm=NBSω叫電動勢的最大值

i=ImsinωtIm=Em/R叫電流的最大值

u=UmsinωtUm=ImR叫電壓的最大值

1．在如圖所示的幾種電流隨時間變化的圖線中，屬于交變電流的是，屬于正弦交變電流的是。tiABCDABDA三例題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(zhuǎn)動，線圈中的感應電動勢隨時間的變化規(guī)律如圖所示，下面說法中正確的是：t1時刻通過線圈的磁通量為零；t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大；t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大；每當e變換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大。

答案：D3.交流發(fā)電機工作時的電動勢的變化規(guī)律為e=EmSinωt，如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n提高一倍，其它條件不變，則電動勢的變化規(guī)律將變化為：A。e=EmSin2ωtB.e=2EmSin2ωtC.e=2EmSin4ωtD.e=2EmSinωt答案B例題3４、線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是，線圈中的感應電動勢的峰值是Em，那么在任一時刻t感應電動勢的瞬時值e為

．若線圈電阻為Ｒ，則感應電流的瞬時值Ｉ為

．0Eme-Emte=Emsinωti=Em/(R·sinωt)5.影響產(chǎn)生感應電動勢大小的因素可能是（）A.線圈的面積B.線圈的轉(zhuǎn)速C.磁場強弱D.線圈電阻ABC

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(zhuǎn)動的角速度是100πrad/s。（1）寫出感應電動勢的瞬時值表達式。（2）若該發(fā)電機只與含電阻的負載組成閉合電路，電路的總電阻為100Ω，試寫出通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(zhuǎn)過180度的過程中，電動勢的最大值、平均值分別是多少？答案（1）e=311Sin100πt(V)

（2）I=3.11Sin（100π×1/120）=3.11×1/2=1.55（A）（3）