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1、5.1 交 变 电 流,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,交变电流(AC),交变电流(交流):大小和方向都随时间做周期性变化的电流.,交流发电机模型的原理简图,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,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.,(甲),BS， 最大， E=0 , I=0 中性面,没有边切割磁感应线,BS，=0，E最大，I最大， 感应电流方向b到a,(乙),a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，,(丙),BS， 最大， E=0 , I=0 中性面,BS，=0，E最大，I最大， 感应电流方向a到b,
2、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
3、,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）,=NB S,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,（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：,四、交流电的图像,五、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,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
4、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=Emsint Em=NBS叫电动势的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫电流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫电压的最大值,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,、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 、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 、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
5、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 ,大小,方向,周期性变化,正弦规律,感应电流,中性面,两次,、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 ,e= Emsint,i= (Em/R)sint,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。,2. 如图所示：匝数为N、面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为，求线圈从图示位置转过180度时间内的平均感应电动势。,交流发电机简介,、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,