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1、第五章 交变电流, 5.1 交变电流,直流(DC)电流方向不随时间而改变,恒定电流：强弱和方向都不随时间改变的电流叫做恒定电流，简称直流。,大小和方向都随时间做周期性变化的电流,简称交流(AC),一、交变电流的概念,交流发电机模型的原理简图,如何产生的呢？,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,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 (v/B), I=0 中性面（垂直磁场方向的平面）,没有边切割磁感线,过程分析（重点）,BS，=0，E最大(vB)，I最大， 感应电流方向b到a,(乙),a（b）、d（c）边垂直切割磁感
2、应线，,过程分析（重点）,(丙),BS， 最大， E=0 , I=0 中性面,过程分析（重点）,BS， =0，E最大，I最大， 感应电流方向a到b,过程分析（重点）,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.线圈平行于磁感线时，=0,/t最大，感应电动势最大。,强调：,过程分析（重点）,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
3、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。,三、交变电流的变化规律（重点）,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,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,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：,三、交变电流
4、的变化规律（重点）,交流电的变化规律还可以用图像来表示，在直角坐标系中，横轴表示线圈平面跟中性面的夹角（或者表示线圈转动经过的时间t），纵坐标表示感应电动势e（感应电流I）。,四、交流电的图象,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=I
5、msint 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
6、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,科学漫步：交流发电机,（1）发电机的基本组成： 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）发电机的基本种类 旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动） 无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子,1下面哪些因素影响交流发电机产生的电动势的最大值 【 】 A磁感强度 B线圈匝数 C线圈面积D线圈转速 E线圈初始位置,2甲、乙两电路中电流与时间关系如图，属于交变电流的是 【 】 A甲乙都是 B甲是乙不是 C乙是甲不是 D甲乙都不是,B,ABCD,3.一正弦交流发电机的电动为 若将此发电机的转速和磁场均增加一倍，试写出这时电动势的表达式,