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(共27张PPT)
§7.2-1 交变电流的产生和规律　
广东华厦阳西电厂二期5、6号机组
一、 交变电流
学生示波器
I
t
直流信号
观察直流信号
观察交流信号
O
i
t
交流信号
O
一、 交变电流
交变电流与直流电的概念
大小和方向都随时间做周期性的变化。简称交流。
方向不随时间变化的电流
直流电（DC）
交变电流（AC）
方向才是判断直流电和交流电的关键
为了区别直流电和交流电
用大写的U和I表示直流参数
用小写的u和i表示交流参数
I
t
直流信号
O
O
i
t
交流信号
一、 交变电流
几种常见的交变电流的种类
O
i
t
正弦交流电
O
i
t
O
i
t
O
i
t
锯齿波
矩形脉冲
是交流电吗？
家庭电路
计算机的底层逻辑语言
不是，没有周期性
一、 交变电流
示例1 如图所示，属于交流电的是(　　)
O
i
t
（A）
O
i
t
（B）
（C）
（D）
O
i
t
O
i
t
C
二、交变电流的产生
交变电流产生示意图：
将立体图转化为正视图来分析
二、交变电流的产生
v
B
N
M
Q
P
v
ω
交流发电机的三维原理图
交流发电机的二维原理图
当转到线圈平面与磁场方向垂直位置 MN 时，由于线圈不切割磁感线，故此位置线圈的感应电动势为零。我们将该位置叫做中性面。
ω
此时线圈具有的特点
1.线圈平面与磁场垂直(B⊥S)，速度方向与磁场方向平行(B//v)
2.磁通量:
3.感应电动势:
5.感应电流:
4.磁通量的变化率:
v
v
Φ=BS 最大
E=0
Φ/ t= 0
I=0
将立体图转化为平面正视图
此时线圈具有的特点
1.线圈平面与磁场平行(B//S)，速度方向与磁场方向垂直(B⊥v)
2.磁通量:
3.感应电动势:
5.感应电流:
4.磁通量的变化率:
v
v
Φ=0
E=BLv 最大
Φ/ t 最大
I最大
我们称为与中性面垂直的面（峰值面）
B
A(B)
D(C)
B
A(B)
D(C)
B
A(B)
D(C)
B
A(B)
D(C)
B
A(B)
D(C)
立体图
平面图
e
电流方向
最大
最大
0
0
无
无
DCBAD
ABCDA
0
无
×
×
B
A(B)
D(C)
二、交变电流的产生
二、交变电流的产生
v
B
N
M
Q
P
v
ω
磁感应强度是B，AB、CD (切割边)长为l，AD、BC(非切割边)宽为d，线圈匀速转动的角速度是ω，设t = 0时线圈刚好转到中性面位置，经过时间t
线圈与中性面的夹角是多少
一条切割边的速度为多大
切割边速度方向与磁场方向夹角是多大
ω
二、交变电流的产生
v
B
N
M
Q
P
v
ω
磁感应强度是B，AB、CD (切割边)长为l，AD、BC(非切割边)宽为d，线圈匀速转动的角速度是ω，设t = 0时线圈刚好转到中性面位置，经过时间t
画出切割边的电流方向
一条切割边的感应电动势为多大
v//
v⊥
结合
和
当速度和磁场方向不垂直时，有效的是垂直分量
交流电的电动势也用小写字母表示
二、交变电流的产生
v
B
N
M
Q
P
v
ω
磁感应强度是B，AB、CD (切割边)长为l，AD、BC(非切割边)宽为d，线圈匀速转动的角速度是ω，设t = 0时线圈刚好转到中性面位置，经过时间t
线圈总的感应电动势为多大
v//
v⊥
两条切割边产生的感应电动势相互叠加
又因为线圈面积是S=ld
当线圈的匝数为n时
正弦交流电任意时刻 t 的电动势可以表示为
二、交变电流的规律
从图中可以看出：线圈中的感应电动势随线圈平面跟中性面之间的夹角做周期性变化。在线圈转动一周的过程中，出现两次最大值（一次正值，一次负值，表示电动势方向相反）；线圈平面每经过中性面一次，电动势的方向就改变一次。
利用传感器显示的交变电流的图像：
Em
e
O
t
i
O
t
u
O
t
Im
Um
不同形式的交流电：
正弦式电流是最简单、最基本的交变电流。电力系统中应用的大多是正弦式电流。在电子技术中也常遇到其他形式的交流。
二、交变电流的规律
以线圈平面处于中性面时开始计时，交流电的电动势 e 按正弦规律相应变化
也可以写为
显然
Em 称为正弦交流电电动势的最大值，ω 称为交流电的角频率。
ωt = θ 是产生正弦交流电的线圈从中性面转过的角度。
线圈匀速转动一周，ωt 从 0 增加到 2π。
二、交变电流的规律
当负载为纯电阻用电器时，负载两端（外电压）的电压 u 和通过负载的电流 i，也按正弦规律变化
由闭合电路欧姆定律
电压的比例分压
通过负载的电流 i，按正弦规律变化
电动势表达式
通过负载的电压 u，按正弦规律变化
二、交变电流的规律
Em、Um 和 Im 分别称为正弦交流电的电动势、电压和电流最大值
e、u、i 分别称为正弦交流电的电动势、电压和电流瞬时值。
其中
课堂小结
交变电流
交变电流的产生和规律
大小和方向都随时间做周期性的变化。简称交流。
1．对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图像，下列描述正确的是（　　）
A．电流的大小变化，方向不变，不是交变电流
B．电流的大小不变，方向变化，是交变电流
C．电流的大小和方向都变化，是交变电流
D．电流的大小和方向都不变，是直流电
A
小试牛刀
2．一矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO′匀速转动时，就会在线圈中形成交变电流。下列说法错误的是（　　）
A．线圈经过甲图位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流也最大
B．线圈经过乙图位置时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最大，电流的方向为图中箭头指向
C．线圈经过丙图位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流最小
D．线圈从丙图位置转到丁图位置的过程中，穿过线圈的磁通量减小，产生的电流在增大
A
小试牛刀
3．如图是交流发电机的示意图，线圈ab边连接在金属滑环K上，cd边连接在金属滑环L上，左右两个导体电刷分别压在滑环K、L上，线圈转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。若线圈绕转轴顺时针匀速转动，取从左向右通过电流表G为电流正方向，从图示位置开始计时，下列图中能正确表示电流表G中电流随时间变化关系的是（　　）
A
小试牛刀
4．图中闭合金属线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定轴匀速转动，能产生正弦式交变电流的是（　　）
AD
小试牛刀
5．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2Ω，则（　　）
A．t=0时，线圈平面平行于磁感线
B．t=1s时，线圈中的电流改变方向
C．t=1.5s时，线圈中的感应电动势最大
D．线圈转动的角速度为πrad/s
AD
小试牛刀
6．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交流电，如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．当穿过线圈的磁通量最大时，产生的电动势最大
B．当穿过线圈的磁通量为零时，产生的电动势最大
C．在图示位置时，A边产生的感应电流方向垂直纸面向里
D．在图示位置时，A边产生的感应电流方向垂直纸面向外
BC
小试牛刀

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