交变电流,第五章 交变电流,直流电(Direct Current , DC),电流方向不随时间而改变.,交变电流(alternating current ,AC),大小和方向都随时间做周期性变化的电流.,一、直流电与交流电,二、交变电流的产生,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动., 交变电流的产生,甲,乙,丙,丁,A,B,C,D,A,B,C,D,A,B,C,D,A,B,C,D,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,A,D,B,中性面:线圈平面与磁感线垂直的位置.,特点：线圈经过中性面时，最大，但线圈中的电动势为0.,A,D,B,线圈与磁场平行时 最小，但线圈中的电动势最大.,三.交变电流的变化规律,在匀强磁场B中，矩形线圈AB边长为L1，BC边长为L2，逆时针绕垂直于磁场的轴匀速转动，角速度为，从中性面开始计时，经时间t，线圈中的感应电动势是多少？,A,D,B,线圈转动一周，多少次经过中性面?电流方向改变多少次?,思考与讨论,1.中性面：垂直磁场方向的平面 （1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大=BS，但/t =0最小，（ ab和cd边都不切割磁感线），线圈中的感应电动势为零 （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 2.线圈平行与磁感线时，=0,/t最大，感应电动势最大。,以线圈经过中性面开始计时，切割边L1，另一边L2,推导任意时刻t线圈中的感应电动势,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）NBS,=NBS,三、交变电流的变化规律,（1）电动势按正弦规律变化,（2）电流按正弦规律变化,（3）电路上的电压按正弦规律变化,电流 通过R时：,交变电流的变化规律,成立条件： 转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时,四、交流电的图像, 正弦交变电流的变化规律（从中性面开始计时）,e=Emsint,Em= nBS,Im= Em/R (闭合电路的总电阻为R),i=Imsint,u=Umsint,Um=ImR（R 是该段电路的电阻）,交流电的图像,e,t,0,Em,-Em,i,t,0,Im,-Im,(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,五、交变电流的种类,六、交流发电机,1、组成：用来产生感应电动势的线圈（叫电枢） 用来产生磁场的磁极 2、种类 旋转电枢式发电机 旋转磁极式发电机转动的部分叫转子，不动的部分叫定子,、交流发电机有两种，即 、 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,、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 ,、交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生 ,、交变电流： 和 都随时间做 的电流叫做交变电流电压和电流随时间按 变化的交流电叫正弦交流电,大小,方向,正弦规律,感应电流,中性面,两次,周期性变化,课堂练习,、线圈从中性面开始转动，角速度是，线圈中的感应电动势的峰值是Em，那么在任一时刻t感应电动势的瞬时值e为 若线圈电阻为，则感应电流的瞬时值为 ,0,Em,e,-Em,t,e=Emsint,i=(Em/R)sint,课堂练习,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,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,C,1、知道交变电流定义（AC）：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。方向不随时间变化的电流为直流电（DC）。辨析电流图。,3、推导和理解交变电流的变化规律：（重难点） （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。 最大，/t =0最小，感应电动势最小E=0,（2）大小变化规律-按正弦规律变化：（能画出瞬时线速度分解图） e=Emsint Em=NBS叫电动势的最大值（峰值）i=Imsint Im=Em/R+r 叫电流的最大值（峰值）u=Umsint Um=ImR 叫电压的最大值（峰值）,5.1交变电流 小结,2、理解交变电流产生的过程：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动产生正弦式交变电流。能画出四幅过程图。 垂直磁场方向的平面叫做中性面。 （重点）,电流通过R时：,