《交變電流》.

1、第第1 1節(jié)交變電流節(jié)交變電流交變電流電氣時代的到來法拉第于1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后，工程技術(shù)專家敏銳地意識到電力對人類生活的意義，紛紛投身于電力開發(fā)、傳輸和利用方面的研究1832年，法國發(fā)明家皮克西制成第一臺手搖發(fā)電機；1867年，德國工程師西門子制造了第一臺自饋式發(fā)電機，大大提高了發(fā)電的效率世界上第一臺直流電動機則是在1834年由美國工程師達(dá)文波特在美國物理學(xué)家約瑟夫亨利的支持下制造的從此，電力開始成為取代蒸汽動力的新能源電燈、電報、電話、電車、電焊、電影放映機等的相繼問世，使電力的應(yīng)用范圍不斷擴大，人們對電力的需求因此也不斷增長.1882年，法國物理學(xué)家德普雷發(fā)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離送電的方

2、法；同年，美國發(fā)明家愛迪生建立的第一個火力發(fā)電站開始運行到19世紀(jì)末20世紀(jì)初，世界進入了電氣時代1_都隨時間做周期性變化的電流叫做交變電流；_不隨時間變化的電流稱為直流2正弦式交變電流的電動勢e隨時間變化的規(guī)律為_，式中_叫做電動勢的峰值1大小和方向方向2eEmsin tEm 一、交變電流的產(chǎn)生 1交變電流的定義大小和方向都隨時間做周期性變化的電流叫交變電流 2交變電流的產(chǎn)生過程分析：如右圖所示為線圈abcd在磁場中繞軸OO轉(zhuǎn)動時的截面圖，ab和cd兩個邊切割磁感線，產(chǎn)生電動勢，線圈上就有了電流(或者說穿過線圈的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生了感應(yīng)電流)具體分析如下圖所示，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動到圖位置時，導(dǎo)體不

3、切割磁感線，線圈中無電流；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動到圖位置時，導(dǎo)體垂直切割磁感線，線圈中有電流，且電流從a端流入；線圈在圖位置同線圈在圖位置；線圈在圖位置時，電流從a端流出，這說明電流方向發(fā)生了改變；線圈在圖位置同在圖位置線圈這樣轉(zhuǎn)動下去，就在線圈中產(chǎn)生了交變電流注意：(1)線圈每轉(zhuǎn)一周，電流方向改變兩次，電流方向改變的時刻也就是線圈中無電流的時刻(或者說磁通量最大的時刻)由于線圈轉(zhuǎn)一周的過程中，線圈的磁通量有兩次達(dá)到最大，故電流的方向在線圈轉(zhuǎn)一周的過程中改變兩次，我們把線圈平面垂直于磁感線時的位置叫做中性面(2)線圈垂直中性面時，雖然磁通量等于零，但是磁通量的變化率卻最大，因此感應(yīng)電動勢最大，感應(yīng)電流最大

4、 一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈通過中性面時() A線圈平面與磁感線方向垂直 B通過線圈的磁通量達(dá)到最大值 C通過線圈的磁通量變化率達(dá)到最大值 D線圈中的電動勢為零 解析：由中性面的特點可知A、B、D正確 答案：ABD變式遷移變式遷移1下圖中哪些情況線圈中產(chǎn)生了交流電()解析：由正弦交流電的產(chǎn)生條件可知，軸必須垂直于磁感線，但對線圈的形狀沒有特別要求答案：BCD 二、交變電流的變化規(guī)律 1交變電流的數(shù)學(xué)表達(dá)式 如右圖所示，當(dāng)線圈abcd經(jīng)過中性面時開始計時，ab和cd邊產(chǎn)生的電動勢均為BLvsin t，則此時整個線圈的電動勢為 e2BLvsin t. 或?qū)憺閑Emsin t 由eEms

5、in t知，線圈中的交變電流按正弦函數(shù)規(guī)律變化，這種交變電流叫正弦交流電注意：(1)式的表示形式僅限于自中性面開始計時的情況(2)在軸與磁場垂直的前提下，交變電流的表達(dá)式與軸的位置無關(guān)(3)若線圈給外電阻R供電，設(shè)線圈本身電阻為r，由閉合電路歐姆定律得i sin t，可寫為iImsin t.R兩端電壓可記為：uUmsin t. 2正弦交流電的圖象 正弦交變電流隨時間的變化情況可以從圖象上表示出來，圖象描述的是交變電流隨時間變化的規(guī)律，它是一條正弦曲線，如右圖所示從圖中我們可以找出正弦交變電流的最大值Im、周期T，也可以根據(jù)線圈在中性面時感應(yīng)電動勢e為零、感應(yīng)電流i為零、線圈中的磁通量最大的特點

6、，找出線圈旋轉(zhuǎn)到中性面的時刻；線圈中磁通量最大的時刻是零時刻、t2時刻和t4時刻也可以根據(jù)線圈旋轉(zhuǎn)至平行磁感線時，感應(yīng)電動勢最大、線圈中感應(yīng)電流最大和磁通量為零的特點，找出線圈平行磁感線的時刻；線圈中磁通量為零是在t1時刻和t3時刻，感應(yīng)電動勢最大和感應(yīng)電流最大的時刻是t1時刻和t3時刻3交變電流的峰值(1)交變電流在一個周期內(nèi)所能達(dá)到的最大值叫做交變電流的峰值以此可以表示交變電流的強弱或電壓的高低(2)意義：磁場中旋轉(zhuǎn)線圈與中性面垂直時交變電流的瞬時值對單匝線圈而言，其電壓的峰值可表示為 一臺發(fā)電機產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動勢的最大值為311 V，線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的角速度是100 rad

7、/s. (1)寫出感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式； (2)若該發(fā)電機只與含電阻的負(fù)載組成閉合電路，電路中的總電阻為100 ，試寫出通過負(fù)載的電流的瞬時表達(dá)式在t s時的電流的瞬時值為多少？變式遷移變式遷移 2.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，所產(chǎn)生的交變電流的波形如右圖所示，下列說法中正確的是() A在t1時刻穿過線圈的磁通量達(dá)到峰值 B在t2時刻穿過線圈的磁通量達(dá)到峰值 C在t3時刻穿過線圈的磁通量的變化率達(dá)到峰值 D在t4時刻穿過線圈的磁通量的變化率達(dá)到峰值解析：從題圖中可知，t1時刻線圈中感應(yīng)電動勢達(dá)到峰值，磁通量變化率達(dá)到峰值，而磁通量最小，線圈平面與磁感線平行，t2時刻感應(yīng)電動勢等于零，磁通量變化率為零，線圈處于中性面位置，磁通量達(dá)到峰值，t3時刻感應(yīng)電動勢達(dá)到峰值，線圈中的磁通量變化率達(dá)到峰值正確答案為B、C.答案：BC基礎(chǔ)鞏固基礎(chǔ)鞏固1下圖所示圖象中屬于交流電的有()解析：圖A、B、C中e的方向均發(fā)生了變化，故它們屬于交流電正確答案為A、B、C.答案：ABC7如圖甲所示，一矩形閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸OO以恒定的角速度轉(zhuǎn)動當(dāng)從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈中產(chǎn)生的交變電流按照圖乙所示的余弦規(guī)律變化，則在t時刻()A線圈中的電流最