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第三章 交变电流
人教物理选择性必修2
交变电流
一 交变电流
1.交变电流：
方向随时间周期性变化的电流（AC）.
2.直流电：方向不随时间变化的电流（DC）.
二 交变电流的产生
1.原理：
闭合线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈中磁通量发生变化，产生感应电流。
2.产生过程
1）中性面：线圈平面与磁场垂直时，线圈所在平面.
2）线圈转动从中性面开始计时—正弦交流电；
垂直于中性面位置开始计时—余弦交流电。
3）线圈转动一个周期，2次经过中性面，电流方向每经过一
次中性面改变一次，即一个周期内电流方向改变两次。
f=50Hz，电流方向改变多少次？
v∥
v⊥
ab边感应电动势：
三 交变电流的变化规律
1.瞬时值表达式
cd边感应电动势：
一匝线圈产生的电动势
n匝线圈产生的电动势
2.交流电变化规律
正弦：中性面开始计时
3.正弦交流电图像
Φ
余弦交流电
四 交流发电机
分类 转子 定子
旋转电枢式发电机 电枢 磁极
旋转磁极式发电机 磁极 电枢
1．基本组成：
产生感应电动势的线圈—电枢
产生磁场的磁体
2．交流发电机的分类
3．旋转电枢式的缺点
(1)电流经过裸露的滑环和电刷引到外电路，如果电压很
高，可能发生火花放电，烧坏器件。
4．发电机中的能量转化：机械能转化为电能
(2)电枢小，线圈匝数少，感应电动势低.
课堂小结
一、交流电的产生
二、交流电的变化规律
正弦交流电
余弦交流电
原理：
过程：中性面
1.让一个蹄形磁铁靠近白炽灯，观察灯丝，可以看到什么现象？这是什么原因造成的？
现象：磁铁靠近灯丝，发现灯丝颤动
原因：通交流电的灯丝受到安培力作用，并且安培力的大小，方向随时间周期性变化，因此灯丝颤动。
Φ
e
2.有人说，线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，因而线圈中的感应电动势最大；线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈平面的磁通量为0，因而感应电动势为0.这种说法对不对？为什么？
Φ最大时， Φ/ t=0，e最小
Φ最小时， Φ/ t最大，e最大
e的大小看Φ-t图像的斜率
3.如图5.1-3所示，设磁感应强度为0.01T，单匝线圈边长为20cm，宽度AD为10cm，转速n为50r/s，求线圈转动时感应电动势的最大值。
解析：线圈转动到与中性面垂直的位置电动势最大
4.一台发电机在产生正弦式交流电。如果发电机电动势的峰值为Em=400V，线圈转动角速度为ω=314rad/s，试写出电动势瞬时值的表达式。如果这个发电机的对外电路只有电阻元件，总电阻为2k ，电路中电流的峰值为多少？写出电流瞬时值的表达式。
电动势瞬时值
电流瞬时值
解析：
5.如图所示，KLMN是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，MN边水平，线框绕某竖直固定轴以角速度ω匀速转动。在MN边与磁场方向的夹角达到30 °的时刻（图示位置），导线框中产生的瞬时电动势e的大小时多少？标出线框此时电流的方向，已知线框按俯视的逆时针方向转动。
30
M
N
K
L
B
ω
MN与磁场夹角30°，与中性面夹角60° ，所以有
解析：
电流方向：KNMLK

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