5.1 交变电流课件

5.1交变电流三峡水电站•1．理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。•2．掌握交变电流的变化规律及表示方法。•3．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。判一判：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。一、阅读课本初步感知阅读课本第一自然段，思考并回答：恒定电流、直流电、交变电流的区别是什么？ABDtiABCD直流电(DC)电流方向不随时间而改变一、交变电流按下图所示进行实验演示一、交变电流(AC)大小和方向都随时间做周期性变化的电流.2.产生:1.定义:矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。二、交变电流的产生根据上面的示意图，思考以下问题：1、线圈转动过程中，哪些边会产生电动势？2、当线圈转到什么位置时，线圈中没有电动势（电流），转到什么位置时，线圈中电动势（电流）最大？在这些位置，线圈的磁通量有何特点？3、在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流？在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流？请独立思考后，小组内交流，达成一致意见后，代表发言、展示。ab边、cd边画一画：为了能更方便地分析、说明问题，请将立体图转化为平面图，画到你的练习本上。二、交变电流的产生S⊥BΦ最大E=0I=0中性面S∥Bφ=0E最大I最大方向a到bS⊥BΦ最大E=0,I=0中性面S∥Bφ=0E最大I最大方向b到a甲想一想：线圈转动一周，多少次经过中性面?电流方向改变多少次?★中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面。★特点：（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零（ab和cd边都不切割磁感线），线圈中的电动势为零，电流为零。（2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次．如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以角速度ω匀速转动，设ab、cd边长为L1，ad、bc边长为L2，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O．以线圈经过中性面开始计时。则经时间tO1、线圈与中性面的夹角是多少？2、ab边的速度是多大？3、ab边的速度方向与磁场方向夹角多大？4、ab边产生感应电动势多大？5、线圈中产生的感应电动势多大？v1v2ωtωL2/2ωt请各小组讨论后选代表回答。tLBLBLveabsin221三．交变电流的变化规律tBStLBLsinsin22e21•成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时．（1）电动势按正弦规律变化tEemsin（2）电流按正弦规律变化tIimsin（3）电路上的电压按正弦规律变化tUumsin电流通过R时：tIimsin.RIUiRumm，e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值--峰值则有tEemsinBSEm令四、交流电的图像五、交变电流的种类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=EmsinωtEm=NBSωi=ImsinωtIm=Em/Ru=UmsinωtUm=ImR小结2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动瞬时值最大值1.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。0.0628V线圈平面与磁场方向平行。课堂练习2.一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=Emsinωt=400sin314t解：电动势瞬时值的表达式为：电流峰值为：Im=Em/R=400÷2000=0.2A电流瞬时值的表达式为：i=Imsinωt=2sin314t课堂练习3、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311V，线圈在磁场中转动的角速度100πrad/s。（1）写出感应电动势的瞬时值表达式。（2）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100Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在t=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？（3）线圈从中性面转过180度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？（4）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？答案（1）e=311Sin100πt（2）I=3.11Sin（100π*1/120）=3.11*1/2=1.55（A）（3）Em=311VE=NΔφ/Δt=2NBSω/π≈198V（4）Δφ/Δt=311/N（Wb/s）课堂练习课堂练习4、一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动,线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示,下面说法中正确的是（）A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值最小et0t1t2t3t4Em-Em交流发电机简介交流发电机模型的原理简图说明:交流发电机有两种，即和．其中转动的部分叫，不动的部分叫．发电机转子是由、或其它动力机带动．旋转磁极式旋转电枢式转子定子水轮机蒸汽轮机EndYangGuErZhong