課件5.1交變電流

1、第五章交變電流1、交變電流教 學(xué) 目 標(biāo) （一）知識與技能1使學(xué)生理解交變電流的產(chǎn)生原理，知道什么是中性面。2掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法。3理解交變電流的瞬時值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。（二）過程與方法1掌握描述物理量的三種基本方法（文字法、公式法、圖象法）。2培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力。3培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力。1、直流電流(DC)方向不隨時間變化的電流2、交變電流(AC)大小和方向都隨時間做周期性變化的電流一、交變電流的概念交變電流可以變成直流！交變電流是如何產(chǎn)生的呢？交流發(fā)電機(jī)模型二、交變電流的產(chǎn)生做一做1、線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂

2、直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動二、交變電流的產(chǎn)生2、過程分析（1）在線圈轉(zhuǎn)動的過程中，那些邊會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢？ab邊 cd邊（2）怎樣將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖？將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖（3）在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，AB邊中電流向哪個方向流動？ 丙轉(zhuǎn)到丁呢？（4）線圈轉(zhuǎn)到什么位置，電流最?。]有電流）？ 線圈轉(zhuǎn)到什么位置，電流最大？由ab由baBS最大E=0I=0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，最大，但線圈中的電動勢為零2、過程分析(V / B)判斷此位置有沒有感應(yīng)電流，方向怎么樣？BS=0E最大I最大感應(yīng)電流方向a到b線圈與磁場平行時，最小，但線圈中的電動勢最大(VB)判斷此位置有沒有感

3、應(yīng)電流，方向怎么樣？BS最大E=0I=0中性面BS=0E、I最大感應(yīng)電流方向b到aV / BVB（3）在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，AB邊中電流向哪個方向流動？ 丙轉(zhuǎn)到丁呢？（4）線圈轉(zhuǎn)到什么位置，電流最小（沒有電流）？ 線圈轉(zhuǎn)到什么位置，電流最大？由ab由ba線圈轉(zhuǎn)到甲、丙位置時線圈中沒有電流； 轉(zhuǎn)到乙、丁位置時線圈中電流最大！線圈轉(zhuǎn)動一周，多少次經(jīng)過中性面?電流方向改變多少次?思考與討論.a(b)c(d)O 1.中性面：垂直磁場方向的平面（1）線圈經(jīng)過中性面時，穿過線圈的磁通量最大=BS，但/t =0最小，（ ab和cd邊都不切割磁感線），線圈中的感應(yīng)電動勢為零（2）線圈經(jīng)過中性面時，電流將改

4、變方向，線圈轉(zhuǎn)動一周，兩次經(jīng)過中性面，電流方向改變兩次2.線圈平行與磁感線時，=0,/t最大，感應(yīng)電動勢最大。以線圈經(jīng)過中性面開始計時，切割邊L1，另一邊L2,推導(dǎo)任意時刻t線圈中的感應(yīng)電動勢令則有 e為電動勢在時刻t的瞬時值，Em為電動勢的最大值（峰值）NBS=NBS三、交變電流的變化規(guī)律 1、電動勢按正弦規(guī)律變化2、電流按正弦規(guī)律變化 3、電壓按正弦規(guī)律變化 電流i通過R時： 成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強(qiáng)磁場，經(jīng)中性面時開始計時eoEmT/42T/43T/4T/23/22tt四、交流電的圖像 四、交流電的圖像 et0Em-Emit0Im-Im(1)正弦交流電(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓(3)電

5、子計算機(jī)中的矩形脈沖(4)激光通信中的尖脈沖五、交變電流的種類 、交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速旋轉(zhuǎn)時，線圈中就產(chǎn)生 、交變電流：和 都隨時間做 的電流叫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 大小方向正弦規(guī)律正弦交流電周期性變化課堂練習(xí) 、當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時，線圈各邊都不切割磁感線，線圈中沒有感應(yīng)電流，這樣的位置叫做線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，因此線圈轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向改變中性面兩次、線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是，線圈中的感應(yīng)電動勢的峰值是Em，那么在任一時刻t感應(yīng)電動勢的瞬時值e為若電路總電阻為，則感應(yīng)電流的瞬時值

6、為 e0Em -Emte=Emsinti=(Em/R)sint六、交流發(fā)電機(jī)1、組成：用來產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈（叫電樞） 用來產(chǎn)生磁場的磁極 2、種類 旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī) 旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動的部分叫轉(zhuǎn)子，不動的部分叫定子、交流發(fā)電機(jī)有兩種，即、其中轉(zhuǎn)動的部分叫，不動的部分叫發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是由、或其它動力機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)電樞式轉(zhuǎn)子定子水輪機(jī)蒸汽輪機(jī)6、一矩形線圈,繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動,線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化如圖所示,下面說法中正確的是A.t1時刻通過線圈的磁通量為零B.t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大C.t3時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大D.每當(dāng)e變換方向

7、時，通過線圈的磁通量絕對值最小et0t1t2t3t4Em-EmC1、知道交變電流定義（AC）：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（DC）。辨析電流圖。3、推導(dǎo)和理解交變電流的變化規(guī)律：（重難點(diǎn)）（1）方向變化規(guī)律-線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流的方向改變兩次。 最大，/t =0最小，感應(yīng)電動勢最小E=0（2）大小變化規(guī)律-按正弦規(guī)律變化：（能畫出瞬時線速度分解圖） e=Emsint Em=NBS叫電動勢的最大值（峰值） i=Imsint Im=Em/R+r 叫電流的最大值（峰值） u=Umsint Um=ImR 叫電

8、壓的最大值（峰值） 5.1交變電流 小結(jié)2、理解交變電流產(chǎn)生的過程：線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)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。 （重點(diǎn)）電流通過R時：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 。tiABCDA B DA三、課堂練習(xí)2 一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)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(dāng)e變換方向時，通過線圈的磁通量

9、的絕對值都為最大。 D1. 矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動。設(shè)線圈ab邊長為20cm，ad邊長為10cm，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0.01T，線圈的轉(zhuǎn)速n=50r/s，求：電動勢的最大值及對應(yīng)的線圈位置。0.0628V 線圈平面與磁場方向平行。 2. 如圖所示：匝數(shù)為N、面積為S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場B中勻速轉(zhuǎn)動，角速度為，求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180度時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢。.E平均=S2N B /練習(xí) 一臺發(fā)電機(jī)在產(chǎn)生正弦式電流。如果發(fā)電機(jī)電動勢的峰值為Em=400V，線圈勻速轉(zhuǎn)動的角速度為=314rad/s，試寫出電動勢瞬時值的表達(dá)式。如果這個發(fā)電機(jī)的外電路只有電阻元件，總電阻為2000，電路中電流的

10、峰值是多少？寫出電流瞬時值的表達(dá)式。e=EmsinWt=400sin314t解：電動勢瞬時值的表達(dá)式為：電流峰值為：Im=Em/R=4002000=0.2A電流瞬時值的表達(dá)式為：i=ImsinWt=2sin314t 4、 一臺發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動勢的最大值為311V，線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的角速度100rad/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(jī)只與含電阻的負(fù)載組成閉合電路，電路的 總電阻為100，試寫出通過負(fù)載的電流強(qiáng)度的瞬時表達(dá)式，在t=1/120s時電流強(qiáng)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？（4）轉(zhuǎn)動過程中磁通量的變化率最大值是多少？答案（1）e=311Sin100t （2）I=3.11Sin（100*1/120）=3.11*1/2=1.55（A）（3）E m=311V E=N/t=2NBS/198V（4）/t=311/N（Wb/s）(甲) (乙)(丙)(丁