高二物理课件交变电流的产生和变化规律高二物理课件

交变电流的产生和变化规律abcdkLABabcdKLABabcdkLABabcdkLABabcdKLAB一、交变电流的产生线圈相对磁极作切割磁感线转动，产生交变电流。交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。无电流无电流无电流电流最大、方向:a-d-c-b-a电流最大、方向：d-a-b-c-d二、交变电流的变化规律问题：线圈经过什么位置时，电流的方向发生变化？1.方向变化规律：中性面--------在线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫中性面。BvvBBBBBBBB二、交变电流的变化规律1.方向变化规律：中性面--------在线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫中性面。2.大小变化规律--------电动势的瞬时值设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω，经过时间t，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线的夹角也是ωt.ab边的长度为l,则ab边中的感应电动势是：问题：线圈经过什么位置时，电流的方向发生变化？问题：交流电的大小变化规律是怎样的？eab=Blvsinωtcd边中的感应电动势跟ab边中的大小相同，而且两边又是串联的，所以线圈中总感应电动势为:e=2Blvsinωt令Em=2Blv=BSω叫电动势的最大值则线圈中产生的电动势的瞬时值：e=Emsinωt线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。ωtVV中性面adBωt3.把线圈和电阻组成闭合电路，电路中就有感应电流，实验证明，在只含有电阻的电路中，适用于直流电路的欧姆定律也适用于交流电路。其等效电路图如右：设闭合电路的总电阻为R，则电流的瞬时值：i=e/R=Emsimωt/R这种按正弦规律变化的交变电流（电动势e、电流i、电压u)叫正弦交变电流。表达式：e=EmsinωtEm叫电动势的最大值i=ImsinωtIm叫电流的最大值u=UmsinωtUm叫电压的最大值ω=2πf=2π/T叫角频率得:i=Imsinωt其中Im=Em/R这时电路某一段上电压同样是按正弦规律变化的，电压的瞬时值：u=iR外=ImsinωtR外得:u=Umsinωt其中Um=ImR外R外SEr~R=R外+rEm正弦交变电流的图象三、正弦交变电流的图象------用图象表达交变电流的变化规律abcdKLABabcdKLABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电正弦交变电流的图象正弦交变电流的图象uImUmi四.交流发电机1.基本组成：电枢------产生感应电动势的线圈磁极------产生磁场2.旋转电枢式发电机：定子------磁极转子------电枢产生的电压一般不超过500V3.旋转磁极式发电机：定子------电枢转子------磁极能产生几千伏到几万伏电压------将机械能转化为电能总结：1.交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。2.交变电流的变化规律：方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。大小变化规律-------按正弦规律变化：e=EmsinωtEm=BSω叫电动势的最大值i=ImsinωtIm=Em/R叫电流的最大值u=UmsinωtUm=ImR叫电压的最大值3.在只含有电阻的电路中，适用于直流电路的欧姆定律也适用于交变电流电路。其等效电路图如右：RSEr~4.交流发电机随堂练习：1.电流是电荷的定向移动而形成的。在金属导体中，自由电子的无规则热运动对于电流的形成不起作用，可以不加考虑，而认为稳恒电流是自由电子沿一方向做匀速直线运动形成的。那么自由电子做什么样的运动才会形成按正弦规律变化的交变电流呢？答：简谐振动。2.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈ab边长为20cm，ad边长为10cm，磁感应强度B=0.01T，线圈的转速n=50r/s，求：电动势的最大值及对应的线圈位置。解：Em=BSω=BS2πn=0.01·0.2·0.1·2·3.14·50V=0.0628V线圈平面与磁场方向平行。3.如图所示：匝数为N、面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为ω，求线圈从图示位置转过180度时间内的平均感应电动势。ω2=NT1BS-(-BS)解：平均=ΔφΔtNE其中T=2π/ω...E平均=SNBω/π