资源简介 (共24张PPT)第三章 交变电流与远距离输电2.交变电流的产生教学目标CONTENT010203掌握正弦式交变电流的变化规律掌握正弦式交变电流的产生原理掌握交流发电机的基本原理新课引入交变电流的大小和方向都随时间发生变化。它究竟是怎样产生的呢?本节我们将从电流的产生原理入手,学习其变化规律。交流发电机结构交流发电机一知能提升1.构造:①产生感应电动势的线圈。②产生磁场的磁体。2.分类:①旋转电枢式发电机:电枢转动,磁极不动。②旋转磁极式发电机:磁极转动,电枢不动。③转动的部分叫转子,不动的部分叫定子。迷你实验室:用发电机产生交变电流现象:线圈每转动一周,电流方向改变两次。能产生大小和方向随时间做周期性变化电流的发电机,称为交流发电机。实验演示:观察交变电流的方向说明:教学用发电机发出的方向作周期性变化的电流,也就是交流电。1、在线圈由甲转到乙的过程中,AB边中电流向哪个方向流动?2、在线圈由丙转到丁的过程中,AB边中电流向哪个方向流动?3、当线圈转到什么位置时线圈中没有电流,转到什么位置时线圈中电流最大 4、大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线,从E经过负载流向F的电流记为正,反之为负。在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。B⊥SΦ最大E=0I=0中性面垂直磁场方向的平面叫做中性面。线圈经过中性面时,Φ最大,但线圈中的电动势为零。将立体图转化为平面图过程分析:BB∥SΦ=0E最大I最大感应电流方向B到A线圈与磁场平行时,Φ最小,但线圈中的电动势最大。A(B)D(C)垂直中性面B⊥SΦ最大E=0I=0中性面B∥SΦ=0E、I最大感应电流方向C到Dv // Bv⊥B正弦式交变电流的产生原理二知能提升1.中性面:线圈平面与磁感线垂直的位置。2.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,线圈中的电动势为零。4.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.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,线圈中的电动势为最大。eOT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωttabcdKLABabcdKLABabcdkLABabcdkLABabcdkLABEm正弦式交变电流的变化规律三如图所示,线圈平面绕bc边的中点从中性面开始转动,角速度为ω.ab和cd长为l,ad和bc长为d.经过时间t,线圈转过的角度θ=ωtab与cd的速度v=ω与磁感线垂直的速度为vsin θ= ωsin ωtvsin θvsin θab与cd切割产生电动势叠加,根据动生电动势公式:e=2Blvsin θ= ωBldsin ωt= ωBSsin ωt若线框有N匝: e=NωBSsin ωt设: Em=NωBSe=Emsin ωt知能提升1.电动势按正弦规律变化: e=Emsin ωt2.电流按正弦规律变化: i=Imsin ωt3.电路上的电压按正弦规律变化: u=Umsin ωt电流i=Imsin ωt通过R时:u=iR,Um=ImR成立条件:转轴垂直匀强磁场,经中性面时开始计时Em 、 Im、Um分别是电动势、电流和电压的最大值,也叫峰值B在不同的时刻,e有不同的数值,称为瞬时值4. 在只含有电阻的交流电路中,欧姆定律也适用t0Um-Umit0Im-ImUi=sin ωt =Imsin ωtu=iR=Umsin ωt典例精析例1:线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向),当转到如图所示位置时,磁通量和感应电动势大小的变化情况是( )A.磁通量和感应电动势都在变大B.磁通量和感应电动势都在变小C.磁通量在变小,感应电动势在变大D.磁通量在变大,感应电动势在变小解析:由题图可知,Φ=Φmcos θ,e=Emsin θ,所以磁通量变大,感应电动势变小D例2:一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图甲所示,则下列说法中正确的是( )A.t=0时刻,线圈平面与中性面垂直B.t=0.01 s时刻,Φ的变化率最大C.t=0.02 s时刻,交变电动势达到最大D.该线圈产生的相应交变电动势的图像如图乙所示解析:t=0时刻,磁通量最大,线圈处于中性面位置,A错误;t=0.01s时刻,磁通量为零,斜率最大, Φ变化率最大,B正确;t=0.02s时刻,处于中性面位置,磁通量最大,变化率为零,电动势为零,C错误;B该线圈产生的交变电动势应该是正弦函数,D错误课堂小结一、 交流发电机二、 正弦式交变电流的产生原理三、 正弦式交变电流的变化规律e=Emsin ωti=Imsin ωtu=Umsin ωt1.如图所示,面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动,能产生正弦交变电动势e=BSωsin ωt的图是( )解析:线圈只有在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,且从中性面开始计时,产生的电动势e=BSωsin ωt,由此判断,只有A选项符合A跟踪练习2.如图所示,一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动,转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值为e=0.5sin(20t) V,由该表达式可推知以下哪些物理量( )A.匀强磁场的磁感应强度B.线框的面积C.穿过线框的磁通量的最大值D.线框转动的角速度解析:由 e=BSωsin ωt,可得 ω=20 rad/s由 BSω=0.5 可求出 BS 数值,即磁通量的最大值 Φm=BSCD3.线圈在匀强磁场中匀速转动,产生交流电的图像如图所示,由图可知( )A.在A和C时刻线圈处于中性面位置B.在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C.在A时刻到D时刻线圈转过的角度为π弧度D.在A和C时刻磁通量变化率绝对值最大中性面时磁通量最大感应电动势为零感应电流为零与磁感线平行时磁通量为零磁通量的变化率最大感应电动势最大感应电流最大DEm=50 V由ω=2πf=100π rad/s 得f=50 Hz4.某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin 100πt(V).对此电动势,下列表述正确的有( )A.最大值是50 V B.频率是100 HzC.有效值是25 V D.周期是0.02 sCDT=1/f=0.02 s本节内容结束 展开更多...... 收起↑ 资源预览