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(共20張PPT)
第三章 交變電流
3.1交變電流
導
學生電源
例1：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（ ）
ABD
t
i
A
B
D
C
干電池
思
1、結合三維圖和二維圖，根據(jù)線框的不同位置，判斷是否有感應電流？
以及感應電流的方向？在三維圖中畫出電流方向？
2、線圈轉動一周，電流方向改變多少次？
2次
議
1、矩形線圈AB、CD寬L1，AD、BC長L2 ，磁感應強度是B，設線圈平面從中性面開始轉動，角速度是ω．經(jīng)過時間t，求此時的感應電動勢.
B
v
A(B)
D(C)
t=0
θ
v11
v⊥
θ
線圈與中性面的夾角是多少？
AB邊的速度多大？
AB邊切割磁感線的有效速度多大？
AB邊中的感應電動勢多大？
⑥ 若為N匝線圈，則感應電動勢多大？
2、請根據(jù)你得到的電動勢和時間的關系畫圖像
⑤整個線圈中的感應電動勢多大？
議
3、若已知，導線框電阻為r，外接電阻為R，則干路電流i和路端電壓u與時間t的關系也是正弦圖像嗎？
4、磁通量關于時間的變化是什么樣的？
e=0時，Φ=_____
e=Em時，Φ=_____
5、中性面：垂直磁場方向的平面
Φ
u
i
e
評
B
v
A(B)
D(C)
中性面
ωt
t = 0
v‖
v⊥
ωt
若線圈從中性面的垂面（峰值面）開始計時，e-t、Φ-t 圖像如何改變？
負載兩端電壓變化規(guī)律：
流過負載的電流變化規(guī)律：
說明：物理學中，正弦交變電流與余弦交變電流(本質規(guī)律都相同)統(tǒng)稱為正弦式交流電
線圈（叫電樞）
→產(chǎn)生感應電動勢
磁極
→產(chǎn)生磁場
①基本組成
②基本種類
旋轉電樞式
→電樞動，磁極不動
旋轉磁極式
→磁極動，電樞不動
三、交流發(fā)電機
無論哪種發(fā)電機，轉動的部分叫轉子，不動的部分叫定子。
評
電壓高會火花放電、電樞無法做大
高電壓、高功率輸出
例2：一臺發(fā)電機在產(chǎn)生正弦式電流。如果發(fā)電機電動勢的峰值為Em=400V，線圈勻速轉動的角速度為ω=100πrad/s ，試寫出電動勢瞬時值的表達式。如果這個發(fā)電機的外電路只有電阻元件，總電阻為2000Ω，電路中電流的峰值是多少？寫出電流瞬時值的表達式。
解：假定發(fā)電機從線圏中性面開始計時，線圏中電動勢的瞬時表達式為：
e=Emsinwt
數(shù)據(jù)代入：e=400sin100πt
不計發(fā)電機線圈內阻，電流中電流峰值：
所以瞬時值：i=Imsinwt=0.2sin100πt.
檢
例3：KLMN是一個豎直的矩形導線框，全部處于磁感應強度為B的水平方向的強磁場中，線框面積為S，MN邊水平，線框繞某豎直固定軸以角速度w勻速轉動。在MN邊與磁場方向的夾角到達30°的時刻，導線框中產(chǎn)生的瞬時電動勢e的大小是多少 標出線框此時電流的方向。已知線框按俯視的逆時針方向。
解：Kl邊與磁場方向成30°時，線圈平面與中性面夾角為60°。此時感應電動勢為：
e=Emsinwt=BSwsin60°
代入數(shù)據(jù)得：
檢
課堂小結
一、交變電流
①交流電：
大小和方向都隨時間做周期性變化
②直流電：
方向不隨時間變化
大小
不變
變化
（恒定電流）
二、交變電流的產(chǎn)生
①線圈旋轉過程中只有AB和CD邊在做切割磁感線的運動，產(chǎn)生E感
②線圈每轉動一周，兩次經(jīng)過中性面，交流電的方向改變兩次。
③中性面：與磁場垂直的平面
特點：磁通量最大，E感=0，I感=0。
④與中性面垂直的平面：磁通量為0，E感最大，I感最大。
三、交變電流的變化規(guī)律
e=Emsinwt
感應電動勢：
（Em為峰值，Em=NBSw）
路端電壓：
電路中的電流：
u=Umsinwt
i=Imsinwt
線圈（叫電樞）
→產(chǎn)生感應電動勢
磁極
→產(chǎn)生磁場
①基本組成
②基本種類
旋轉電樞式
→電樞動，磁極不動
旋轉磁極式
→磁極動，電樞不動
四、交流發(fā)電機
無論哪種發(fā)電機，轉動的部分叫轉子，不動的部分叫定子。
第三章 交變電流
3.1交變電流
第二課時
導
導
思
議
1、有多個面積相同的不同形狀的單匝線圈，以相同的角速度從中性面開始繞垂直磁場方向的軸勻速轉動，問它們產(chǎn)生的峰值電動勢Em相同嗎
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2、轉軸位置不同時產(chǎn)生的峰值電動勢Em相同嗎
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評
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
A
B
C
D
A
B
C
D
1、從如圖位置開始勻速轉動，問e-t圖像？
2、若以CD為軸勻速轉動畫出大致的e-t圖像，并判斷是否是交流電？
例1: 如圖所示，一半徑為r＝10 cm的圓形線圈共N=100匝，在磁感應強度 的勻強磁場中，繞垂直于磁場方向的中心軸線OO′以n＝600 r/min 的轉速勻速轉動，當線圈轉至中性面位置(圖中位置)時開始計時。
(1)寫出線圈內所產(chǎn)生的交變電動勢的瞬時值表達式。
(2)求線圈從圖示位置開始在 時的電動勢的瞬時值。
(3)求線圈從圖示位置開始在 時間內的電動勢的平均值。
檢
例2：一只矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉動，穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖像如圖所示。則下列說法中正確的是
A．t＝0時刻，線圈平面與中性面垂直
B．t＝0.01 s時刻，Φ的變化率為0
C．t＝0.02 s時刻，感應電動勢達到最大
D．從t＝0.01 s時刻至t＝0.03 s時刻線圈轉過的角度是
D
檢
例3：如圖甲所示，一矩形閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉軸OO′以恒定的角速度ω轉動。當從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈中產(chǎn)生的交變電流按照圖乙所示的余弦規(guī)律變化，則在 的時刻
A．線圈中的電流最大
B．穿過線圈的磁通量為零
C．線圈所受的安培力最大
D．線圈中的電流為零
D
檢

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