3.1《交变电流》ppt课件-（2019） 新人教版高中物理高二下学期选择性必修二.pptx

1、用示波器或电压传感器先观察电池供给的电压的波形，再观察用示波器或电压传感器先观察电池供给的电压的波形，再观察家家用用电源供给的电压的波形。这两种波形各有什么特点电源供给的电压的波形。这两种波形各有什么特点?新课导入新课导入一、交变电流一、交变电流tI0tI0交流电：交流电： 大小和大小和方向方向都随时间做周期性变化都随时间做周期性变化直流电：直流电： 方向不随时间变化方向不随时间变化大小大小不变不变变化变化（恒定电流）（恒定电流）下列五个图下列五个图，哪些是描述交变电流的哪些是描述交变电流的?判断依据是什么判断依据是什么? C和和E是交变电流是交变电流,判断依据是大小和方向随时间周期性变化。判

2、断依据是大小和方向随时间周期性变化。 探究二、交变电流的产生二、交变电流的产生1.发电机的结构发电机的结构线圈旋转过程中只有线圈旋转过程中只有AB和和CD边在做切割磁感线的运动边在做切割磁感线的运动滑环电刷而而BC和和AD边总是沿磁场方向运动。边总是沿磁场方向运动。2.交流电的产生原理交流电的产生原理AB、CD边都没有切割磁感线边都没有切割磁感线E=0、I=0AB边向下切割磁感线运动，边向下切割磁感线运动，感应电流感应电流的方向的方向BACD边向上切割磁感线运动，边向上切割磁感线运动，感应电流感应电流的方向的方向DC电流电流：BADCBIAB、CD边都没有切割磁感线，刚边都没有切割磁感线，刚才

3、产生电流消失，即才产生电流消失，即E=0、I=0。CD边向下切割磁感线运动，边向下切割磁感线运动，感应电流感应电流的方向的方向CDAB边向上切割磁感线运动，边向上切割磁感线运动，感应感应电流电流的方向的方向AB电流电流：ABCDAI3.交流电的方向交流电的方向ioT/42T/43T/4T/23/22t甲乙丙丁戊（甲）E=Blvsin 当当=90时，即速度方向垂直磁感时，即速度方向垂直磁感线方向时，线方向时，E最大最大I也最大也最大线圈每经过中性面一次，交流电方向改变一次，线圈每转动一周，线圈每经过中性面一次，交流电方向改变一次，线圈每转动一周，两次经过中性面，交流电的方向改变两次经过中性面，交

4、流电的方向改变两次两次。4. 中性面中性面中性面中性面与中性面垂直的平面与中性面垂直的平面E t最大最大000最大最大最大最大与磁场垂直的平面与磁场垂直的平面oT/42T/43T/4T/23/22t甲甲乙乙丙丙丁丁戊（甲）戊（甲）A（B）D（C）三、交变电流的变化规律三、交变电流的变化规律v/vBACDld线圈与中性面的夹角是多少？线圈与中性面的夹角是多少？AB边的速度多大？边的速度多大？AB边切割磁感线的有效速度多大？边切割磁感线的有效速度多大？=t2dvsinsin2dtvvAB边中的感应电动势多大？边中的感应电动势多大？线圈中的感应电动势多大？线圈中的感应电动势多大？sin2ABdeBl

5、Bltvv/vBACDld2L2sine=eAB+eDC22sinsin2deBlBltBldtv线圈的面积：线圈的面积：S=lde=BSsint若为若为N匝线圈，则匝线圈，则Em=NBS.设设Em=BS，则有则有e=Emsint1、正弦式交流电的图像（中性面计时）正弦式交流电的图像（中性面计时）所以电动势随时间所以电动势随时间t，按正弦规律变化。，按正弦规律变化。路端电压：路端电压：电路中的电流：电路中的电流：u=Umsinti=Imsint2.从图像中可以解读到以下信息从图像中可以解读到以下信息(1)交变电流的最大值交变电流的最大值Im、Em。(2)因线圈在中性面时感应电动势、因线圈在中性

6、面时感应电动势、感应电流均为零感应电流均为零,磁通量最大磁通量最大,所以可确定线圈位于中性面的时刻。所以可确定线圈位于中性面的时刻。(3)可找出线圈平行于磁感线的时刻。可找出线圈平行于磁感线的时刻。(4)可判断线圈中磁通量的变化情况。可判断线圈中磁通量的变化情况。(5)可分析判断可分析判断i、e随时间的变化规律。随时间的变化规律。不同形式的交流电不同形式的交流电正弦式电流是最简单、最基本的交变电流。电力系统中应用的大多正弦式电流是最简单、最基本的交变电流。电力系统中应用的大多是正弦式电流。在电子技术中也常遇到其他形式的交流。是正弦式电流。在电子技术中也常遇到其他形式的交流。线圈线圈(叫电枢叫电

7、枢) 产生感应电动势产生感应电动势磁极磁极产生磁场产生磁场基本组成基本组成基本种类基本种类旋转电枢式旋转电枢式 电枢动，磁极不动电枢动，磁极不动旋转磁极式旋转磁极式 磁极动，电枢不动磁极动，电枢不动四、交流发电机四、交流发电机 无论哪种发电机，转动的部分叫无论哪种发电机，转动的部分叫转子转子，不动的部分叫，不动的部分叫定子定子。旋转电枢式的缺点：旋转电枢式的缺点：旋转磁极式的优点：旋转磁极式的优点：电压高会火花放电、电枢无法做大电压高会火花放电、电枢无法做大高电压、高功率输出高电压、高功率输出两种发电机的比较两种发电机的比较例例1：一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为：一台发电

8、机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为Em=400V，线圈匀速转动的角速度为线圈匀速转动的角速度为=100rad/s ，试写出电动势瞬时值的表达式。如，试写出电动势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2000，电路中电流的峰值，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表达式。是多少？写出电流瞬时值的表达式。解：假定发电机从线圏中性面开始计时，线圏中电动势的瞬时表达式为：解：假定发电机从线圏中性面开始计时，线圏中电动势的瞬时表达式为：e=Emsin t数据代入：数据代入：e=400sin100t不计发电机线圈内阻，电流中电流

9、峰值：不计发电机线圈内阻，电流中电流峰值：mm400A0.2A2000EIR所以瞬时值：所以瞬时值：i=Imsin t=0.2sin100t.例例2：KLMN是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平的水平方向的强磁场中，线框面积为方向的强磁场中，线框面积为S，MN边水平，线框绕某竖直固定轴以角边水平，线框绕某竖直固定轴以角速度速度匀速转动。在匀速转动。在MN边与磁场方向的夹角到达边与磁场方向的夹角到达30的时刻，导线框中的时刻，导线框中产生的瞬时电动势产生的瞬时电动势e的大小是多少的大小是多少?标出线框此时电流的方向。已知线框标出线框此时

10、电流的方向。已知线框按俯视的逆时针方向。按俯视的逆时针方向。解：解：KL边与磁场方向成边与磁场方向成30时，线圈平面时，线圈平面与中性面夹角为与中性面夹角为60。此时感应电动势为：。此时感应电动势为：e=Emsin t=BSsin60代入数据得：代入数据得：32eBS课堂小结课堂小结一、交变电流一、交变电流交流电：交流电：大小大小和和方向方向都随时间做周期性变化都随时间做周期性变化直流电：直流电：方向方向不随时间变化不随时间变化 大小大小不变不变变化变化(恒定电流恒定电流)二、交变电流的产生二、交变电流的产生线圈旋转过程中只有线圈旋转过程中只有AB和和CD边在做切割磁感线的运动，产生边在做切割

11、磁感线的运动，产生E感感线圈每转动一周，两次经过中性面，交流电的方向改变两次。线圈每转动一周，两次经过中性面，交流电的方向改变两次。中性面：与磁场垂直的平面中性面：与磁场垂直的平面特点：磁通量最大，特点：磁通量最大，E感感=0，I感感=0。与中性面垂直的平面：与中性面垂直的平面：磁通量为磁通量为0，E感感最大，最大，I感感最大。最大。三、交变电流的变化规律三、交变电流的变化规律e=Emsin t感应电动势：感应电动势：（Em为峰值，为峰值，Em=NBS）路端电压：路端电压：电路中的电流：电路中的电流：u=Umsin ti=Imsin t线圈（叫电枢）线圈（叫电枢）产生感应电动势产生感应电动势磁极磁极 产生磁场产生磁场基本组成基本组成基本种类基本种类旋转电枢式旋转电枢式 电枢动，磁极不动电枢动，磁极不动旋转磁极式旋转磁极式 磁极动，电枢不动磁极动，电枢不动四、交流发电机四、交流发电机无论哪种发电机，转动的部分叫无论哪种发电机，转动的部分叫转子转子，不动的部分叫，不动的部分叫定子定子。