选修3-2物理5.1交变电流获奖说课课件ppt
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内容介绍
第五章 交变电流
2、交变电流
大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流,简称交流(AC)。
1、直流电:
方向不随时间变化的电流叫做直流电,简称直流(DC)。
一、什么是交流电?
(举例)
交流电与直流电的根本区别是:
直流电的方向不随时间的变化而变化,交流电的方向则随时间的变化而变化。
稳恒直流电 家庭使用的插座 显像管的偏转 计算机中的
正弦交流电 电流 方波信号
问题:交流电如何产生?
观察手摇交流发电机的模型并操作一下!
二、交变电流的产生(交流发电机)
思考:灯为什么闪亮?两个二极管都
亮,说明什么问题?
交变电流产生示意图:
交变电流的产生
结合示意图分析在转动过程中电流的方向!
线圈经过甲、丙位置时,电流方向发生改变。
当线圈转到什么位置时线圈中没有电流?转到什么
位置时线圈中电流最大?为什么?
线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流;
转到乙、丁位置时线圈中电流最大!
A(B)
D(C)
A(B)
D(C)
D(C)
A(B)
D(C)
A(B)
①线圈经过中性面时,磁通量最大,感应电动势为零,感应电流为零。
②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(交流电的一个周期) ,两次经过中性面,交流电的方向改变两次。
中性面
A(B)
D(C)
与磁感线垂直的平面
所以是交流电。那么其大小变化的规律是什么呢?
特点:
三.交变电流的变化规律( 推导)
设线圈平面从中性面开始转动,角速度是ω.经过时间t,AB、CD宽L1,AD、BC长L2 ,磁感应强度是B.
A(B)
D(C)
t=0
θ
v11
v⊥
中性面
线圈与中性面的夹角是多少?
AB边的速度多大?
AB边速度方向与磁场方向夹角是多大?
AB边中的感应电动势多大?
线圈中的感应电动势多大?
三.交变电流的变化规律
以线圈经过中性面开始计时,在时刻t线圈中的感应电动势(AB和CD边切割磁感线 )
所以
令
则有
e为电动势在时刻t的瞬时值,
Em为电动势的最大值(峰值).
=NBωS
若为N匝线圈
1、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时,所产
生的交变电流按照正弦函数的规律变化——正弦式交流电
正弦式交流电的产生的描述
2、Em匀速转动过程中能产生电动势的最大值——峰值,
ω为线圈转动的角速度
3、此表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立
e为瞬时值
4、若该线圈给外电阻R供电,设线圈本身电阻为r,由闭合电路欧姆定律
R两端的电压为
思考:若从与磁场平行的面开始计时?
规律如何?
谢谢!课后作业:
P34(3)(4)(5)
1、在线圈由甲转到乙的过程中,AB边中电流向哪
个方向流动?
由B→A
A(B)
D(C)
A(B)
D(C)
2、在线圈由丙转到丁的过程中,AB边中电流向哪
个方向流动?
由A→B
D(C)
A(B)
D(C)
A(B)
二、交变电流的产生(交流发电机)
1、发电机的基本构造
线圈:转轴垂直于磁场方向
磁极:磁极间形成匀强磁场
为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流?
e
Em
T/4
2T/4
3T/4
T
π/2
3π/2
2π
ωt
交流电的图像
四、交变电流的种类
(1)正弦交流电
(2)示波器中的锯齿波扫描电压
(3)电子计算机中的矩形脉冲
(4)激光通信中的尖脉冲
交流发电机
发电机的基本组成?
发电机的基本种类?
交流发电机简介
(1)发电机的基本组成:
①用来产生感应电动势的线圈(叫电枢)
②用来产生磁场的磁极
(2)发电机的基本种类
①旋转电枢式发电机(电枢动磁极不动)
②旋转磁极式发电机(磁极动电枢不动)
无论哪种发电机,转动的部分叫转子,不动的部分叫定子
1、交变电流:大小和方向都随时间作周期性变化的电流。
3、交变电流的变化规律:
(1)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。
(2)大小变化规律-------按正弦规律变化:
e=Emsinωt Em=NBSω叫电动势的最大值
i=Imsinωt Im=Em/R叫电流的最大值
u=Umsinωt Um=ImR叫电压的最大值
小结
2、产生:矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速 转动
Em
- Em
(1)线圈与磁感线垂直时
①感应电动势_____,磁通量_____。
②是电流方向_________的位置。
(2)当线圈与磁感线平行时:
感应电动势_____,磁通量_____。
(3)线圈连续匀速转动的过程中:
电流的大小和方向都做______变化。
e
最小
最大
最大
最小
发生变化
周期性
下列表示交变电流的有( )
例1
i
i
i
(E)
e
u
CE
2 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规律如图所示,下面说法中正确的是( ):
T1时刻通过线圈的磁通量为零;
T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大;
T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大;
每当e变换方向时,通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。
答案: D
练习
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
Em=400V,线圈匀速转动的角速度为ω=314rad/s,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2000Ω,电路中电流的峰值是多少?写出电流瞬时值的表
达式。
e=Emsin ω t=400sin314t
解:
电动势瞬时值的表达式为:
电流峰值为:
Im=Em/R=400V / 2000 Ω =0.2A
电流瞬时值的表达式为:
i=Imsin ω t=2sin314t