《交变电流是怎样产生的》课件 鲁科版选修3-2

3.2交变电流是怎样产生的一、交流发电机•用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）•用来产生磁场的磁极（基本组成）交流发电机模型的原理简图滑环和电刷（基本种类）•旋转电枢式发电机(图a)•旋转磁极式发电机(图b)(无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子。)•区别：前者，感应电动势不能很高；后者，能克服上述缺点，提供很高的电压。二、交变电流的产生原理矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动•实验现象：缓慢转动线圈时，电流计指针在左右摇动，线圈每转一周，指针左右摆动一次．1．交变电流：大小和方向都随时间作周期变化的电流，叫做交变电流，简称交流．2．闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生交变电流，但这不是产生交流的唯一方式．（如:旋转磁极式发电机）二、交变电流的产生原理矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析.特点:B⊥S，Φ最大，E=0,I=0中性面没有边切割磁感应线(甲)abcd特点:B∥S，φ=0，E最大，I最大，感应电流方向d-c-b-a-d(乙)a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，abcd特点:B⊥S，Φ最大，E=0,I=0中性面没有边切割磁感应线(丙)abcd特点:B∥S，φ=0，E最大，I最大，感应电流方向a-b-c-d-aa（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，(丁)abcd开始新的周期(戊)abcd•设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O．1、线圈转动一周，电流方向改变多少次？2、线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势是最大还是最小？3、线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最大还是最小？回答问题：4、试推导感应电动势大小的变化规律公式。1．中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面．（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．（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．三．交变电流的变化规律(数学表达式)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）tNBLvesin22/LvtLNBesin2所以2LNBEm当ωt=π/2时则有tEemsin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，(正弦交变电流的图象)eoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωttabcdKLABabcdKLABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB小结：1、交流发电机有两种，即和其中转动的部分叫，不动的部分叫。2、正弦交变电流的变化规律：（1）方向变化规律--当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变．（2）大小变化规律--按正弦规律变化：e=EmsinωtEm=NBSω叫电动势的最大值i=ImsinωtIm=Em/R叫电流的最大值u=UmsinωtUm=ImR叫电压的最大值中性面两次旋转磁极式旋转电枢式转子定子例题:一矩形线圈，面积为s，匝数为N，在场强为B的匀强磁场中绕着中轴oo’做匀速转动，角速度为ω，磁场方向与转轴垂直，当线圈转到中性面开始计时，求：（1）线圈中感应电动势的最大值？（2）线圈中感应电动势随时间变化的表达式？（3）若线圈中的电阻为R，则线圈中的电流的最大值为多少？（4）线圈中的电流瞬时表达式？RNBSItRNBSRim,sin)2(律根据闭合电路的欧姆定NBstNBsNeNtBstlBleetlBltBlveemabcd感应电动式的最大值匝时当线圈为对于单匝线圈解：sinsinsin2sin2sin)1(2121ab练习:1.对于正弦交流电，下列说法正确的是（）A.线圈转动一周，电流大小改变两次B.线圈转动一周，电流大小不变C.线圈转动一周，电流大小随时改变D.线圈转动一周，电流大小改变四次2.手摇发电机转动时，小灯泡为何一闪一闪的呢？（1）灯泡发光需要一定的电压，当U定Um时，就能使灯泡发光。（2）如图，当T1tT2时间内，小灯泡亮了，当T2tT3时间内，小灯泡变暗了，在T3tT4时间内小灯泡又亮了。（3）小灯泡在线圈转动一轴的过程中，闪亮两次。这充分证明：交变电流的强度是随时间做周期变化。