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3.1交變電流第一頁,共41頁。3.1交變電流第一頁,共41頁。思考:恒定電流有什么特點?第二頁,共41頁。思考:恒定電流有什么特點?第二頁,共41頁。直流電(DC):
電流方向不隨時間而改變恒定電流:大小和方向都不隨時間變化的電流.第三頁,共41頁。直流電(DC):
一、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.第四頁,共41頁。一、交變電流(AC)交變電流(交流):大小和方向都隨時間做周交流發(fā)電機簡介第五頁,共41頁。交流發(fā)電機簡介第五頁,共41頁。按下圖所示進行實驗演示二、交變電流的產(chǎn)生矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動第六頁,共41頁。按下圖所示進行實驗演示二、交變電流的產(chǎn)生矩形線圈在勻強磁場中
我們將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖來分析幾個特殊的位置,推導出計算感應電動勢和電流的公式.
第七頁,共41頁。我們將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖來分析幾個特殊的位置,推導
特點:B⊥S,Φ最大,E=0,I=0沒有邊切割磁感應線(甲)參考:教材圖3.1-3甲中性面:線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面.第八頁,共41頁。特點:B⊥S,Φ最大,E=0,I=0沒有邊特點:B∥S,φ=0,E最大,I最大,感應電流方向b到aA(B)、D(C)邊垂直切割磁感應線,(乙)
參考:教材圖3.1-3乙第九頁,共41頁。特點:B∥S,φ=0,E最大,I最大,A(B)、D(C)邊垂B⊥S,Φ最大,E=0,I=0
中性面(丙)參考:教材圖3.1-3丙第十頁,共41頁。B⊥S,Φ最大,E=0,I=0B∥S,φ=0,E最大,I最大,感應電流方向a到b(丁)參考:教材圖3.1-3丁第十一頁,共41頁。B∥S,φ=0,E最大,I最大,(丁)參考:教材圖3.1-3線圈轉(zhuǎn)動一周,感應電流的方向改變兩次。中性面:線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面.直流電(DC):
電流方向不隨時間而改變中性面:線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動。?。杭す馔ㄐ胖械募饷}沖EI,電流方向:.磁場方向沿x軸正方向,線圈順時針轉(zhuǎn)動現(xiàn)在把線圈的轉(zhuǎn)速增為原來的2倍,試分析并寫出現(xiàn)在的交變電動勢的峰值、交變電動勢的瞬時值表達式,畫出與其相對應的交變電動勢隨時間變化的圖象。感應電流方向a到b電流方向:.eab=BL1vsinωt=BL1·1/2ωL2sinωt=1/2NBSsinωtEI,電流方向:.1、線圈轉(zhuǎn)動一周,電流方向改變多少次?如圖所示:匝數(shù)為N、面積為S的矩形線圈在勻強磁場B中勻速轉(zhuǎn)動,角速度為ω,求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180度時間內(nèi)的平均感應電動勢。設線圈ab邊長為20cm,ad邊長為10cm,磁感應強度B=0.0628V線圈平面與磁場方向平行。16.如圖(a)所示,U形金屬導軌水平放置,導軌上跨接一金屬棒ab,與導軌構成閉合回路,并能在導軌上自由滑動,在導軌左側(cè)與ab平行放置的導線cd中通以如圖(b)所示的交流電流,規(guī)定電流方向自c向d為正,則ab棒受到向左的安培力的作用時間是()感應電流方向b到a磁場方向沿y軸正方向,線圈順時針轉(zhuǎn)動(甲)
(乙)(丙)(丁)E
I
,電流方向:
.E
,I
,Φ
.E
I
,電流方向:
.=0=0有最大值有最大值有最大值a—>b有最大值有最大值b—>aE
,I
,Φ
.=0=0有最大值第十二頁,共41頁。線圈轉(zhuǎn)動一周,感應電流的方向改變兩次。(甲)思考:
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:4、試推導感應電動勢大小的變化規(guī)律公式。第十三頁,共41頁。思考:設正方形線圈的邊長為L,在勻強磁場B中繞垂直于磁場的思考:
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?回答問題:線圈經(jīng)過中性面時,電流將改變方向,線圈轉(zhuǎn)動一周,兩次經(jīng)過中性面,電流方向改變兩次.第十四頁,共41頁。思考:設正方形線圈的邊長為L,在勻強磁場B中繞垂直于磁場的思考:
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.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小?回答問題:
線圈經(jīng)過中性面時,穿過線圈的磁通量最大,但磁通量的變化率為零(ab和cd邊都不切割磁感線),線圈中的電動勢為零.第十五頁,共41頁。思考:設正方形線圈的邊長為L,在勻強磁場B中繞垂直于磁場的思考:
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.3、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通量最?。窟@時感應電動勢是最大還是最???回答問題:
線圈經(jīng)過峰值面時,穿過線圈的磁通量最小,但磁通量的變化率最大(ab和cd邊都不切割磁感線),線圈中的電動勢最大.第十六頁,共41頁。思考:設正方形線圈的邊長為L,在勻強磁場B中繞垂直于磁場的思考:
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.回答問題:4、試推導感應電動勢大小的變化規(guī)律公式。第十七頁,共41頁。思考: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
設線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動,角速度是ω。經(jīng)過時間t,線圈轉(zhuǎn)過的角度是ωt,ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于ωt,如圖所示。設ab邊長為L1,bc邊長L2,磁感應強度為B,這時ab邊產(chǎn)生的感應電動勢多大?eab=BL1vsinωt=BL1·1/2ωL2sinωt=1/2NBSsinωt此時整個線框中感應電動勢多大?e=eab+ecd=NBSωsinωt若線圈有N匝時,相當于N個完全相同的電源串聯(lián),e=NBSωsinωt,令Em=NBSω,叫做感應電動勢的峰值,e叫做感應電動勢的瞬時值。根據(jù)部分電路歐姆定律,電壓的最大值Um=ImR,電壓的瞬時值U=Umsinωt。第十八頁,共41頁。設線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動,角速度是ω。經(jīng)過時間t,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:第十九頁,共41頁。成立條件:轉(zhuǎn)軸垂直勻強磁場,經(jīng)中性面時開始計時.(1)電動三、交流電的圖像
abcdKLABabcdKLABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB第二十頁,共41頁。三、交流電的圖像abcdKLABabcdKLABabc四.交變電流的種類
乙:示波器中的鋸齒波掃描電壓
丙:電子計算機中的矩形脈沖
丁:激光通信中的尖脈沖甲:家庭電路中的正弦交變電流
第二十一頁,共41頁。四.交變電流的種類乙:示波器中的鋸齒波掃描電壓丙:電子計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2、矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動第二十二頁,共41頁。1、交變電流:大小和方向都隨時間作周期性變化的電流。3、交變鞏固練習第二十三頁,共41頁。鞏固練習第二十三頁,共41頁。1、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.2、交流電的產(chǎn)生:矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的中心軸勻速旋轉(zhuǎn)時,線圈中就會產(chǎn)生
.3、當線圈平面垂直于磁感線時,線圈各邊都
不切割磁感線,線圈中沒有感應電流,這樣的位置叫做
.線圈平面每經(jīng)過
中性面一次,感應電流方向就改變一次,因此線圈轉(zhuǎn)動一周,感應電流方向改變
.大小方向周期性變化正弦規(guī)律感應電流中性面兩次第二十四頁,共41頁。1、交變電流:和都隨時間大小方向周期性變化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第二十五頁,共41頁。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5.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動。設線圈ab邊長為20cm,ad邊長為10cm,磁感應強度B=0.01T,線圈的轉(zhuǎn)速n=50r/s,求:電動勢的最大值及對應的線圈位置。0.0628V線圈平面與磁場方向平行。
6.如圖所示:匝數(shù)為N、面積為S的矩形線圈在勻強磁場B中勻速轉(zhuǎn)動,角速度為ω,求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180度時間內(nèi)的平均感應電動勢。ω...E平均=S2NBω/π第二十六頁,共41頁。5.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動。設線圈ab邊長為20c7、交流發(fā)電機有兩種,即和
.其中轉(zhuǎn)動的部分叫
,不動的部分叫
.發(fā)電機轉(zhuǎn)子是由
、
或其它動力機帶動.旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)電樞式轉(zhuǎn)子定子水輪機蒸汽輪機第二十七頁,共41頁。旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)電樞式轉(zhuǎn)子定子水輪機蒸汽輪機第二十七頁,共418、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變化率的絕對值最大D.每當e轉(zhuǎn)換方向時,通過線圈的磁通量的絕對值都為最大D第二十八頁,共41頁。8、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9、在勻強磁場中有一矩形線圈,從中性面開始繞垂直于磁感線的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時,產(chǎn)生的交變電動勢可以表示為e=Emsinωt?,F(xiàn)在把線圈的轉(zhuǎn)速增為原來的2倍,試分析并寫出現(xiàn)在的交變電動勢的峰值、交變電動勢的瞬時值表達式,畫出與其相對應的交變電動勢隨時間變化的圖象。第二十九頁,共41頁。9、在勻強磁場中有一矩形線圈,從中性面開始繞垂直于磁感線的軸解析:當線圈的轉(zhuǎn)速增為2倍時,角速度變?yōu)閮杀?,即ω?2ω,據(jù)交變電動勢的峰值表達式Em=B·S·ω,因B、S不變,此時最大值Em′=B·S·2ω=2Em?,F(xiàn)在的交變電動勢的瞬時值表達式為:e=Em′·sinω′t=2Emsin2ωt該交變電動勢隨時間變化的圖象如圖所示。第三十頁,共41頁。解析:當線圈的轉(zhuǎn)速增為2倍時,角速度變?yōu)閮杀叮处亍?2ω,10.如圖所示各圖線中表示交變流電的是()BCD第三十一頁,共41頁。10.如圖所示各圖線中表示交變流電的是(AC11.交流發(fā)電機的線圈轉(zhuǎn)到線圈平面與中性面重合時,下列說法中正確的是()A.電流將改變方向B.磁場方向和線圈平面平行C.線圈的磁通量最大D.線圈產(chǎn)生的感應電動勢最大第三十二頁,共41頁。AC11.交流發(fā)電機的線圈轉(zhuǎn)到線圈平面與中性面重合時,下列說D12.矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生交變電流,當線圈平面與磁感線方向垂直時穿過線圈的磁通量Φ與產(chǎn)生的感應電動勢e的大小正確的是()A.Φ最大,e最大B.Φ最小,e最小C.Φ最小,e最大D.Φ最大,e最小第三十三頁,共41頁。D12.矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生1、交變電流:和都隨時間線圈經(jīng)過峰值面時,穿過線圈的磁通量最小,但磁通量的變化率最大(ab和cd邊都不切割磁感線),線圈中的電動勢最大.C.t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大交流發(fā)電機工作時的電動勢的變化規(guī)律為e=EmSinωt,如果線圈的頻率f提高一倍,其它條件不變,則電動勢的變化規(guī)律將變化為():磁場方向沿y軸正方向,線圈逆時針轉(zhuǎn)動思考: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.C.線圈平面經(jīng)過中性面一次,感應電動勢和感應電流的方向都要改變一次電流方向:.若線圈有N匝時,相當于N個完全相同的電源串聯(lián),那么關于磁場方向及線圈轉(zhuǎn)動方向(沿x軸負方向觀察),下述說法中正確的是B.t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大18、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():C.t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大A.線圈平面每經(jīng)過中性面一次,感應電流方向就改變一次,感應電動勢方向不變中性面:線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面.12.矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生交變電流,當線圈平面與磁感線方向垂直時穿過線圈的磁通量Φ與產(chǎn)生的感應電動勢e的大小正確的是()若線圈有N匝時,相當于N個完全相同的電源串聯(lián),特點:B⊥S,Φ最大,E=0,I=02、交流電的產(chǎn)生:矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的中心軸勻速旋轉(zhuǎn)時,線圈中就會產(chǎn)生.若線圈有N匝時,相當于N個完全相同的電源串聯(lián),C13.關于線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交變電流,以下說法中正確的是()A.線圈平面每經(jīng)過中性面一次,感應電流方向就改變一次,感應電動勢方向不變B.線圈每轉(zhuǎn)動一周,感應電流方向就改變一次C.線圈平面經(jīng)過中性面一次,感應電動勢和感應電流的方向都要改變一次D.線圈轉(zhuǎn)動一周,感應電動勢和感應電流方向都要改變一次第三十四頁,共41頁。1、交變電流:和都隨時間C13.關于線圈在B14.一束帶電粒子沿著通有交流電的螺線管中心軸射入管內(nèi),則粒子在管內(nèi)的運動狀態(tài)是()A.往復運動B.勻速直線運動C.勻加速直線運動D.勻速圓周運動第三十五頁,共41頁。B14.一束帶電粒子沿著通有交流電的螺線管中心軸射入管內(nèi),則B15.如圖所示,一個位于xOy平面內(nèi)的矩形線圈abcd,處在勻強磁場中,線圈的四個邊分別與x、y軸平行,當線圈繞Ox軸勻速轉(zhuǎn)動到與xOy平面重合時,線圈中感應電流方向為a→b→c→d→a,并且電流最大.那么關于磁場方向及線圈轉(zhuǎn)動方向(沿x軸負方向觀察),下述說法中正確的是A.磁場方向沿x軸正方向,線圈順時針轉(zhuǎn)動B.磁場方向沿y軸正方向,線圈逆時針轉(zhuǎn)動C.磁場方向沿z軸正方向,線圈逆時針轉(zhuǎn)動D.磁場方向沿y軸正方向,線圈順時針轉(zhuǎn)動第三十六頁,共41頁。B15.如圖所示,一個位于xOy平面內(nèi)的矩形線圈abcd,處AC16.如圖(a)所示,U形金屬導軌水平放置,導軌上跨接一金屬棒ab,與導軌構成閉合回路,并能在導軌上自由滑動,在導軌左側(cè)與ab平行放置的導線cd中通以如圖(b)所示的交流電流,規(guī)定電流方向自c向d為正,則ab棒受到向左的安培力的作用時間是()A.0~t1B.t1~t2C.t2~t3D.t3~t4第三十七頁,共41頁。AC16.如圖(a)所示,U形金屬導軌水平放置,導軌上跨接一17.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第三十八頁,共41頁。17.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18、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。D第三十九頁,共41頁。18、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19.交流發(fā)電機工作時的電動勢的變化規(guī)律為e=EmSinωt,如果線圈的頻率f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=2EmSinωtB第四十頁,共41頁。19.交流發(fā)電機工作時的電動勢的變化規(guī)律為20、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?(4)轉(zhuǎn)動過程中磁通量的變化率最大值是多少?答案(1)e=311Sin100πt
(2)I=3.11Sin(100π*1/120)=3.11*1/2=1.55(A)(3)E
m=311VE=NΔφ/Δt=2NBSω/π≈198V(4)Δφ/Δt=311/N(Wb/s)第四十一頁,共41頁。20、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3.1交變電流第一頁,共41頁。3.1交變電流第一頁,共41頁。思考:恒定電流有什么特點?第二頁,共41頁。思考:恒定電流有什么特點?第二頁,共41頁。直流電(DC):
電流方向不隨時間而改變恒定電流:大小和方向都不隨時間變化的電流.第三頁,共41頁。直流電(DC):
一、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.第四頁,共41頁。一、交變電流(AC)交變電流(交流):大小和方向都隨時間做周交流發(fā)電機簡介第五頁,共41頁。交流發(fā)電機簡介第五頁,共41頁。按下圖所示進行實驗演示二、交變電流的產(chǎn)生矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動第六頁,共41頁。按下圖所示進行實驗演示二、交變電流的產(chǎn)生矩形線圈在勻強磁場中
我們將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖來分析幾個特殊的位置,推導出計算感應電動勢和電流的公式.
第七頁,共41頁。我們將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖來分析幾個特殊的位置,推導
特點:B⊥S,Φ最大,E=0,I=0沒有邊切割磁感應線(甲)參考:教材圖3.1-3甲中性面:線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面.第八頁,共41頁。特點:B⊥S,Φ最大,E=0,I=0沒有邊特點:B∥S,φ=0,E最大,I最大,感應電流方向b到aA(B)、D(C)邊垂直切割磁感應線,(乙)
參考:教材圖3.1-3乙第九頁,共41頁。特點:B∥S,φ=0,E最大,I最大,A(B)、D(C)邊垂B⊥S,Φ最大,E=0,I=0
中性面(丙)參考:教材圖3.1-3丙第十頁,共41頁。B⊥S,Φ最大,E=0,I=0B∥S,φ=0,E最大,I最大,感應電流方向a到b(丁)參考:教材圖3.1-3丁第十一頁,共41頁。B∥S,φ=0,E最大,I最大,(丁)參考:教材圖3.1-3線圈轉(zhuǎn)動一周,感應電流的方向改變兩次。中性面:線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面.直流電(DC):
電流方向不隨時間而改變中性面:線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動。?。杭す馔ㄐ胖械募饷}沖EI,電流方向:.磁場方向沿x軸正方向,線圈順時針轉(zhuǎn)動現(xiàn)在把線圈的轉(zhuǎn)速增為原來的2倍,試分析并寫出現(xiàn)在的交變電動勢的峰值、交變電動勢的瞬時值表達式,畫出與其相對應的交變電動勢隨時間變化的圖象。感應電流方向a到b電流方向:.eab=BL1vsinωt=BL1·1/2ωL2sinωt=1/2NBSsinωtEI,電流方向:.1、線圈轉(zhuǎn)動一周,電流方向改變多少次?如圖所示:匝數(shù)為N、面積為S的矩形線圈在勻強磁場B中勻速轉(zhuǎn)動,角速度為ω,求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180度時間內(nèi)的平均感應電動勢。設線圈ab邊長為20cm,ad邊長為10cm,磁感應強度B=0.0628V線圈平面與磁場方向平行。16.如圖(a)所示,U形金屬導軌水平放置,導軌上跨接一金屬棒ab,與導軌構成閉合回路,并能在導軌上自由滑動,在導軌左側(cè)與ab平行放置的導線cd中通以如圖(b)所示的交流電流,規(guī)定電流方向自c向d為正,則ab棒受到向左的安培力的作用時間是()感應電流方向b到a磁場方向沿y軸正方向,線圈順時針轉(zhuǎn)動(甲)
(乙)(丙)(丁)E
I
,電流方向:
.E
,I
,Φ
.E
I
,電流方向:
.=0=0有最大值有最大值有最大值a—>b有最大值有最大值b—>aE
,I
,Φ
.=0=0有最大值第十二頁,共41頁。線圈轉(zhuǎn)動一周,感應電流的方向改變兩次。(甲)思考:
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小?3、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通量最???這時感應電動勢是最大還是最???回答問題:4、試推導感應電動勢大小的變化規(guī)律公式。第十三頁,共41頁。思考:設正方形線圈的邊長為L,在勻強磁場B中繞垂直于磁場的思考:
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?回答問題:線圈經(jīng)過中性面時,電流將改變方向,線圈轉(zhuǎn)動一周,兩次經(jīng)過中性面,電流方向改變兩次.第十四頁,共41頁。思考:設正方形線圈的邊長為L,在勻強磁場B中繞垂直于磁場的思考:
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.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小?回答問題:
線圈經(jīng)過中性面時,穿過線圈的磁通量最大,但磁通量的變化率為零(ab和cd邊都不切割磁感線),線圈中的電動勢為零.第十五頁,共41頁。思考:設正方形線圈的邊長為L,在勻強磁場B中繞垂直于磁場的思考:
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.3、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通量最???這時感應電動勢是最大還是最???回答問題:
線圈經(jīng)過峰值面時,穿過線圈的磁通量最小,但磁通量的變化率最大(ab和cd邊都不切割磁感線),線圈中的電動勢最大.第十六頁,共41頁。思考:設正方形線圈的邊長為L,在勻強磁場B中繞垂直于磁場的思考:
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.回答問題:4、試推導感應電動勢大小的變化規(guī)律公式。第十七頁,共41頁。思考: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
設線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動,角速度是ω。經(jīng)過時間t,線圈轉(zhuǎn)過的角度是ωt,ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于ωt,如圖所示。設ab邊長為L1,bc邊長L2,磁感應強度為B,這時ab邊產(chǎn)生的感應電動勢多大?eab=BL1vsinωt=BL1·1/2ωL2sinωt=1/2NBSsinωt此時整個線框中感應電動勢多大?e=eab+ecd=NBSωsinωt若線圈有N匝時,相當于N個完全相同的電源串聯(lián),e=NBSωsinωt,令Em=NBSω,叫做感應電動勢的峰值,e叫做感應電動勢的瞬時值。根據(jù)部分電路歐姆定律,電壓的最大值Um=ImR,電壓的瞬時值U=Umsinωt。第十八頁,共41頁。設線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動,角速度是ω。經(jīng)過時間t,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:第十九頁,共41頁。成立條件:轉(zhuǎn)軸垂直勻強磁場,經(jīng)中性面時開始計時.(1)電動三、交流電的圖像
abcdKLABabcdKLABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB第二十頁,共41頁。三、交流電的圖像abcdKLABabcdKLABabc四.交變電流的種類
乙:示波器中的鋸齒波掃描電壓
丙:電子計算機中的矩形脈沖
?。杭す馔ㄐ胖械募饷}沖甲:家庭電路中的正弦交變電流
第二十一頁,共41頁。四.交變電流的種類乙:示波器中的鋸齒波掃描電壓丙:電子計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2、矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動第二十二頁,共41頁。1、交變電流:大小和方向都隨時間作周期性變化的電流。3、交變鞏固練習第二十三頁,共41頁。鞏固練習第二十三頁,共41頁。1、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.2、交流電的產(chǎn)生:矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的中心軸勻速旋轉(zhuǎn)時,線圈中就會產(chǎn)生
.3、當線圈平面垂直于磁感線時,線圈各邊都
不切割磁感線,線圈中沒有感應電流,這樣的位置叫做
.線圈平面每經(jīng)過
中性面一次,感應電流方向就改變一次,因此線圈轉(zhuǎn)動一周,感應電流方向改變
.大小方向周期性變化正弦規(guī)律感應電流中性面兩次第二十四頁,共41頁。1、交變電流:和都隨時間大小方向周期性變化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第二十五頁,共41頁。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5.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動。設線圈ab邊長為20cm,ad邊長為10cm,磁感應強度B=0.01T,線圈的轉(zhuǎn)速n=50r/s,求:電動勢的最大值及對應的線圈位置。0.0628V線圈平面與磁場方向平行。
6.如圖所示:匝數(shù)為N、面積為S的矩形線圈在勻強磁場B中勻速轉(zhuǎn)動,角速度為ω,求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180度時間內(nèi)的平均感應電動勢。ω...E平均=S2NBω/π第二十六頁,共41頁。5.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動。設線圈ab邊長為20c7、交流發(fā)電機有兩種,即和
.其中轉(zhuǎn)動的部分叫
,不動的部分叫
.發(fā)電機轉(zhuǎn)子是由
、
或其它動力機帶動.旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)電樞式轉(zhuǎn)子定子水輪機蒸汽輪機第二十七頁,共41頁。旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)電樞式轉(zhuǎn)子定子水輪機蒸汽輪機第二十七頁,共418、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變化率的絕對值最大D.每當e轉(zhuǎn)換方向時,通過線圈的磁通量的絕對值都為最大D第二十八頁,共41頁。8、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9、在勻強磁場中有一矩形線圈,從中性面開始繞垂直于磁感線的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時,產(chǎn)生的交變電動勢可以表示為e=Emsinωt?,F(xiàn)在把線圈的轉(zhuǎn)速增為原來的2倍,試分析并寫出現(xiàn)在的交變電動勢的峰值、交變電動勢的瞬時值表達式,畫出與其相對應的交變電動勢隨時間變化的圖象。第二十九頁,共41頁。9、在勻強磁場中有一矩形線圈,從中性面開始繞垂直于磁感線的軸解析:當線圈的轉(zhuǎn)速增為2倍時,角速度變?yōu)閮杀叮处亍?2ω,據(jù)交變電動勢的峰值表達式Em=B·S·ω,因B、S不變,此時最大值Em′=B·S·2ω=2Em?,F(xiàn)在的交變電動勢的瞬時值表達式為:e=Em′·sinω′t=2Emsin2ωt該交變電動勢隨時間變化的圖象如圖所示。第三十頁,共41頁。解析:當線圈的轉(zhuǎn)速增為2倍時,角速度變?yōu)閮杀叮处亍?2ω,10.如圖所示各圖線中表示交變流電的是()BCD第三十一頁,共41頁。10.如圖所示各圖線中表示交變流電的是(AC11.交流發(fā)電機的線圈轉(zhuǎn)到線圈平面與中性面重合時,下列說法中正確的是()A.電流將改變方向B.磁場方向和線圈平面平行C.線圈的磁通量最大D.線圈產(chǎn)生的感應電動勢最大第三十二頁,共41頁。AC11.交流發(fā)電機的線圈轉(zhuǎn)到線圈平面與中性面重合時,下列說D12.矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生交變電流,當線圈平面與磁感線方向垂直時穿過線圈的磁通量Φ與產(chǎn)生的感應電動勢e的大小正確的是()A.Φ最大,e最大B.Φ最小,e最小C.Φ最小,e最大D.Φ最大,e最小第三十三頁,共41頁。D12.矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生1、交變電流:和都隨時間線圈經(jīng)過峰值面時,穿過線圈的磁通量最小,但磁通量的變化率最大(ab和cd邊都不切割磁感線),線圈中的電動勢最大.C.t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大交流發(fā)電機工作時的電動勢的變化規(guī)律為e=EmSinωt,如果線圈的頻率f提高一倍,其它條件不變,則電動勢的變化規(guī)律將變化為():磁場方向沿y軸正方向,線圈逆時針轉(zhuǎn)動思考: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.C.線圈平面經(jīng)過中性面一次,感應電動勢和感應電流的方向都要改變一次電流方向:.若線圈有N匝時,相當于N個完全相同的電源串聯(lián),那么關于磁場方向及線圈轉(zhuǎn)動方向(沿x軸負方向觀察),下述說法中正確的是B.t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大18、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():C.t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大A.線圈平面每經(jīng)過中性面一次,感應電流方向就改變一次,感應電動勢方向不變中性面:線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面.12.矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生交變電流,當線圈平面與磁感線方向垂直時穿過線圈的磁通量Φ與產(chǎn)生的感應電動勢e的大小正確的是()若線圈有N匝時,相當于N個完全相同的電源串聯(lián),特點:B⊥S,Φ最大,E=0,I=02、交流電的產(chǎn)生:矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的中心軸勻速旋轉(zhuǎn)時,線圈中就會產(chǎn)生.若線圈有N匝時,相當于N個完全相同的電源串聯(lián),C13.關于線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交變電流,以下說法中正確的是()A.線圈平面每經(jīng)過中性面一次,感應電流方向就改變一次,感應電動勢方向不變B.線圈每轉(zhuǎn)動一周,感應電流方向就改變一次C.線圈平面經(jīng)過中性面一次,
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