交流电的产生讲义课件.ppt

1、JIAO BIAN DIAN LIU DE CHAN SHENG恒定电流:大小和方向都不随时间变化的电流交变电流:大小和方向随时间周期性变化的电流NSNS/转动轴与磁场方向转动轴与磁场方向垂直垂直NSSNNSNSSNV1V1V1NSSNNSSNNSSNNSSNSSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSSNSSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSSN最大值te峰值abcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB2 2、交变电流的变化规律、交变电流的变化规律e=nBssint=Ems

2、int(从中性面开始计时从中性面开始计时)e=nBscost=Emcost(从从BS开始计时开始计时)i=(nBs/R)sint=Imsint(从中性面开始计时从中性面开始计时)i=(nBs/R)cost=Imcost(从从从从BS开始计时开始计时)u=Umsint(从中性面开始计时从中性面开始计时)u=Umcost(从从从从BS开始计时开始计时)(1)(1)感应电动势感应电动势:(2)感应电流感应电流:(3)外电路电阻两端的电压外电路电阻两端的电压:1.建立交流电的瞬时方程必须首先确定建立交流电的瞬时方程必须首先确定Em、，同时注意同时注意起始位置起始位置（是从中性面开始是正弦曲（是从中性面

3、开始是正弦曲线，线，e=Emsint;从从垂直中性面垂直中性面开始是余弦曲线，开始是余弦曲线，e=Emcost）.2.由由Em=N2BL1v=NBL1L2=NBS=Nm可可知，峰值知，峰值Em与线圈的面积有关。而与垂直于磁与线圈的面积有关。而与垂直于磁场方向的转动轴的位置无关，与线圈的形状也场方向的转动轴的位置无关，与线圈的形状也无关。无关。3.转速对交变电流的影响：由转速对交变电流的影响：由e=NBSsint可可知，当转速增大时，角速度也增大，使得感应知，当转速增大时，角速度也增大，使得感应电动势随之增大，同时交变电流的变化也加快。电动势随之增大，同时交变电流的变化也加快。3 3、交变电流的

4、种类、交变电流的种类(1)(1)正弦交流电正弦交流电(2)(2)示波器中的锯齿波扫描电压示波器中的锯齿波扫描电压(3)(3)电子计算机中的矩形脉冲电子计算机中的矩形脉冲(4)(4)激光通信中的尖脉冲激光通信中的尖脉冲（1）发电机的基本组成：）发电机的基本组成：用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）用来产生磁场的磁极用来产生磁场的磁极（2）发电机的基本种类）发电机的基本种类 旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）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

5、子转子，不动的部分叫，不动的部分叫定子定子1 1在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是于交变电流的是 ，属于正弦交变电流的，属于正弦交变电流的是是 。tiABCDA B DA2 2 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是：规律如图所示，下面说法中正确的是：A.A.t t1 1时刻通过线圈的磁通量为零；时刻通过线圈的磁通量为零；B.B.t t2 2时刻通过线圈的磁通量的绝对

6、值最大；时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；C.C.t t3 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；D.D.每当每当e e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。为最大。答案：答案：D3.交流发电机工作时的电动势的变化规律为交流发电机工作时的电动势的变化规律为 e=EmSint，如果转子的转速，如果转子的转速n提高一倍，其它条件提高一倍，其它条件不变，则电动不变，则电动 势的变化规律将变化为：势的变化规律将变化为：A。e=EmSin2t B.e=2EmSin2t C.e=2EmSin4t D.e=2EmSin

7、t 答答案案B 6.6.一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为动势的最大值为311V311V，线圈在磁场中转动的角速度，线圈在磁场中转动的角速度是是100rad/s100rad/s。（1 1）写出感应电动势的瞬时值表达式。）写出感应电动势的瞬时值表达式。（2 2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的总电阻为电路的总电阻为100100，试写出通过负载的电流强度，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式、在的瞬时表达式、在t=1/120st=1/120s时电流强度的瞬时值为时电流强度的瞬时值为多少？

8、多少？答案答案（1 1）e=311Sin100t(V)e=311Sin100t(V)（2 2）I=3.11SinI=3.11Sin（1001001/1201/120）=3.11=3.111/2=1.551/2=1.55（A A）to周期:符号:单位:频率:符号:单位:市电:f=50HZ T=0.02Se(i)to变化状态完全相同的两点间的时间(t)为一个周期(T)甲、乙图中电炉烧水甲、乙图中电炉烧水,设壶材料相同、水质量设壶材料相同、水质量相等、水的初温相同若直流电源用相等、水的初温相同若直流电源用10分钟分钟把水烧开，而第二次用交流电时也用把水烧开，而第二次用交流电时也用10分钟分钟把水烧开

9、把水烧开情景情景：交流的有效值交流的有效值有效值与最大值的关系 EUI E：注意注意：非正弦（非余弦）交流电无此关系，必：非正弦（非余弦）交流电无此关系，必须按有效值的定义进行推导。须按有效值的定义进行推导。关于有效值的说明关于有效值的说明 1、通常所说照明电路的电压是、通常所说照明电路的电压是220v,指的是交指的是交流的流的有效值有效值。2、各种使用交流的电器设备的铭牌上所标的、各种使用交流的电器设备的铭牌上所标的额定电流和额定电压的数值都是它的额定电流和额定电压的数值都是它的有效值有效值。3、交流电压表和电流表所测的数值也是、交流电压表和电流表所测的数值也是有效值有效值。4、如果没有特别

10、说明，一般说到交流的电动、如果没有特别说明，一般说到交流的电动势、电压、电流或计算电功率，电热时指的都是势、电压、电流或计算电功率，电热时指的都是有效值有效值。5、通常电容器所标的耐压值指的是、通常电容器所标的耐压值指的是最大值最大值，保险丝的熔断电流指的是保险丝的熔断电流指的是有效值有效值峰值、有效值、平均值在应用上的区别峰值、有效值、平均值在应用上的区别 峰值峰值是交流电变化中的最大瞬时值，在判断电容器是否会是交流电变化中的最大瞬时值，在判断电容器是否会被击穿时，需考虑交流电的峰值是否超过电容器的额定电被击穿时，需考虑交流电的峰值是否超过电容器的额定电压。压。有效值有效值是按热效应来定义的

11、，对于一个确定的交流来说，是按热效应来定义的，对于一个确定的交流来说，其有效值是一定的。其有效值是一定的。平均值平均值是由公式是由公式 确定的，其值大小由某段时确定的，其值大小由某段时间磁通量的变化量来决定，在不同的时间段里是不相同的。间磁通量的变化量来决定，在不同的时间段里是不相同的。如对正弦交流，其正半周或负半周的平均电动势大小如对正弦交流，其正半周或负半周的平均电动势大小为为 ,而一周期内的平均电动势却为而一周期内的平均电动势却为零。零。tnEnBsTBsnE222在计算交流电通过电阻产生的在计算交流电通过电阻产生的热量、热功率热量、热功率时，只能用时，只能用有效有效值值，而不能用平均值

12、。在计算通过导体的，而不能用平均值。在计算通过导体的电量电量时，只能用时，只能用平平均值均值，而不能用有效值。，而不能用有效值。二、表征交变电流二、表征交变电流变化快慢变化快慢的物理量的物理量、周期、周期T T：电流完成一次周期性变化所用的：电流完成一次周期性变化所用的时间。单位：时间。单位：s.s.、频率、频率f f：一秒内完成周期性变化的次数。：一秒内完成周期性变化的次数。单位：单位：Z.Z.、角频率、角频率：就是线圈转动的角速度。单：就是线圈转动的角速度。单 位：位：rad/srad/s.、角速度、频率、周期的关系、角速度、频率、周期的关系Tf221如图如图1114所示电路中，已知交所示

13、电路中，已知交流电源电压流电源电压u200 sin100t V，电，电阻阻R100，则电流表和电压表的，则电流表和电压表的示数分别为示数分别为 ()图图11A1.41 A,200 VB1.41 A,141 VC2 A,200 VD2 A,141 VB学之用学之用答案：答案：D3如图如图1116所示，所示，n50匝的匝的矩形线圈矩形线圈abcd，边长，边长ab20 cm，bc25 cm，放在磁感应强度，放在磁感应强度B0.4 T的匀强磁场中，绕垂直于磁的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈的中轴线感线且通过线圈的中轴线OO匀匀 图图 1116速转动，转动角速度速转动，转动角速度50 rad/s，

14、线圈的总电阻，线圈的总电阻r1，外电路电阻，外电路电阻R9.试求：试求：(1)线圈在图示位置线圈在图示位置(线圈平面与磁感线平行线圈平面与磁感线平行)时感应电时感应电动势的大小；动势的大小；(2)1 min时间内电阻时间内电阻R上产生的热量上产生的热量Q.答案：答案：(1)50 V(2)6.75103 J讨论：讨论：求解线圈转过求解线圈转过90O过程中通过某截面的电量过程中通过某截面的电量2222212TRITRIRTI2)24(2)22(222TRTRRTI即1、如图表示一交流随时间变化的图像，求此、如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。交流的有效值。)(5:AI 得2、如图所示

15、，在匀强磁场中有一个、如图所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感强度轴转动，已知匀强磁场的磁感强度B=T，线框的，线框的CD边长边长为为20cm，CE、DF长均为长均为10cm，转速为，转速为50r/s，若从图示位，若从图示位置开始计时，（置开始计时，（1）写出线框中感应电动势的瞬时值表达式。）写出线框中感应电动势的瞬时值表达式。（2）若线框电阻）若线框电阻r=3,再将再将AB两端接两端接“6V，12W”灯泡，小灯泡，小灯泡能否正常发光？若不能，小灯泡实际功率多大？灯泡能否正常发光？若不能，小灯泡实际功率多大？25)(2101001.002.025B

16、SEV所以电动势瞬时表达所以电动势瞬时表达式应为式应为)(100cos210Vte拓展：四分之一周期时间内通过拓展：四分之一周期时间内通过某截面电量某截面电量一、表征交变电流大小物理量一、表征交变电流大小物理量 1、瞬时值：、瞬时值：e I u2、最大值（峰值）、最大值（峰值）:Em Im Um3、有效值、有效值:E I U正弦交流电的有效值与峰值之间的关系是正弦交流电的有效值与峰值之间的关系是222mmmUUIIEE二、表征交变电流二、表征交变电流变化快慢变化快慢的物理量的物理量、周期、周期T T：电流完成一次周期性变化所用的时间。单位：电流完成一次周期性变化所用的时间。单位：s.s.、频率

17、、频率f f：一秒内完成周期性变化的次数。单位：一秒内完成周期性变化的次数。单位：Z.Z.、角频率、角频率：就是线圈转动的角速度。单：就是线圈转动的角速度。单 位：位：rad/srad/s.、角速度、频率、周期的关系、角速度、频率、周期的关系Tf22注意：当转速的单位为注意：当转速的单位为r/s（转（转/秒）时，转速与频率的数值相等。秒）时，转速与频率的数值相等。Im0T/2Ti/At/s例题例题2:如图是正弦式电流经半波整流后的如图是正弦式电流经半波整流后的波形，电流的最大值为波形，电流的最大值为Im，试计算它的有，试计算它的有效值？效值？直流电直流电I例例：如图表示一交流电流随时间变化的图

18、像，求此交流：如图表示一交流电流随时间变化的图像，求此交流的有效值。的有效值。一、线圈在磁场中周期性作一、线圈在磁场中周期性作切割磁力线运动，产生交变切割磁力线运动，产生交变电流。线圈每经过一次中性电流。线圈每经过一次中性面，感生电流的方向就改变面，感生电流的方向就改变一次，线圈每转动一周，感一次，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。应电流的方向改变两次。小结图形:二、交变电流可以用公式和图示来描述二、交变电流可以用公式和图示来描述 公式：e=Em sin t i=Im sin t 完成一个周期性变化所用的时间。完成一个周期性变化所用的时间。符号符号:T 单位秒单位秒 交流在交流在1s1s内完成周期性变化的次数。内完成周期性变化的次数。符号符号:f f 单位赫兹单位赫兹(Hz)(Hz)T=1/f f=1/TT=1/f f=1/T四、交流的有效值四、交流的有效值 谢谢感谢老师们的热情帮助感谢同学们的积极合作