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第三章交变电流与远距离输电
3.2交变电流的产生
、交变电流的产生
1.产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动
N
交流发电机
优酷
b
a
S
N
2.过程分析
假定线圈沿逆时针方向匀速转动
垂直磁场方
A(B)
向的平面叫
A(B)
做中性面。
A(B)G
D(C)B
(C)
A(B)
D(c)
A(B)
D(c)
特
BLSΦ最大
BIlS
Φ=0
B⊥S
Φ最大
BI川SΦ=0
B⊥S
Φ最大
点：
E=0
=0
E最大最大
E=0
E=0
I=0
E、最大
=0
中性面
D-C-B-A-D
中性面
A-B-C-D-A
中性面
3.两个特殊位置
(1)中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置
①线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁
00
通量的变化率为零（不切割），线圈中的电动势为零
②线圈每经中性面一次，感应电流方向就要改变一次，
线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次
(2)垂直中性面位置(S∥B)
线圈经过垂直中性面时，穿过线圈的磁通量为零，
但磁通量的变化率最大（垂直切割），线圈中的电动势为
最大。
三、交变电流的变化规律
如图以线圈经过中性面开始计时，发电机转子导线框共有N匝，线框长ab为
L1,宽ad为L,转子的转动角速度为w,磁极间的磁感应强度为B。试导出发
电机的瞬时电动势e的表达式。
线圈从中性面开始转动，如右图所示，则经过时间t:
1.线圈转过的角度：0=ot
d(c)中性而
2.ab边的线速度跟磁感线方向的夹角：0=ot
L2
B
3.ab边转动的线速度大小：v=0
2
4.ab边产生的感应电动势（设线圈面积为S):
e=NBL vsin 0
5.整个线圈产生的感应电动势：
0L
e=2NBL1-2
2sin0→e=NBS osin ot
三、交变电流的变化规律
1、电动势按正弦规律变化
=nBoS
e=Em
sin wt
2、电流按正弦规律变化
i=Im
sin wt
3、电压按正弦规律变化
u=U sin@t
电流通过R时：
u=iR,Um=ImR.
这种按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电
流。
成立条件：
转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时
[特别提醒]
(1)若线圈从中性面开始计时，e=Emsin ot。若线圈从位于
与中性面垂直的位置开始计时，e一Em cos ot,所用瞬时值表达式
与开始计时的位置有关。
(2)物理学中，正弦交变电流与余弦交变电流都统称为正弦式
交变电流，简称正弦式电流。
(3)交变电动势的峰值Em=NBSw,由线圈匝数N,磁感应强
度B,转动角速度ω及线圈面积S决定。当线圈转到穿过线圈的
磁通量为零的位置时，取得此值。

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