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第三章 交变电流
3.1交变电流
导
学生电源
例1：在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是（ ）
ABD
t
i
A
B
D
C
干电池
思
1、结合三维图和二维图，根据线框的不同位置，判断是否有感应电流？
以及感应电流的方向？在三维图中画出电流方向？
2、线圈转动一周，电流方向改变多少次？
2次
议
1、矩形线圈AB、CD宽L1，AD、BC长L2 ，磁感应强度是B，设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω．经过时间t，求此时的感应电动势.
B
v
A(B)
D(C)
t=0
θ
v11
v⊥
θ
线圈与中性面的夹角是多少？
AB边的速度多大？
AB边切割磁感线的有效速度多大？
AB边中的感应电动势多大？
⑥ 若为N匝线圈，则感应电动势多大？
2、请根据你得到的电动势和时间的关系画图像
⑤整个线圈中的感应电动势多大？
议
3、若已知，导线框电阻为r，外接电阻为R，则干路电流i和路端电压u与时间t的关系也是正弦图像吗？
4、磁通量关于时间的变化是什么样的？
e=0时，Φ=_____
e=Em时，Φ=_____
5、中性面：垂直磁场方向的平面
Φ
u
i
e
评
B
v
A(B)
D(C)
中性面
ωt
t = 0
v‖
v⊥
ωt
若线圈从中性面的垂面（峰值面）开始计时，e-t、Φ-t 图像如何改变？
负载两端电压变化规律：
流过负载的电流变化规律：
说明：物理学中，正弦交变电流与余弦交变电流(本质规律都相同)统称为正弦式交流电
线圈（叫电枢）
→产生感应电动势
磁极
→产生磁场
①基本组成
②基本种类
旋转电枢式
→电枢动，磁极不动
旋转磁极式
→磁极动，电枢不动
三、交流发电机
无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子。
评
电压高会火花放电、电枢无法做大
高电压、高功率输出
例2：一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为Em=400V，线圈匀速转动的角速度为ω=100πrad/s ，试写出电动势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2000Ω，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表达式。
解：假定发电机从线圏中性面开始计时，线圏中电动势的瞬时表达式为：
e=Emsinwt
数据代入：e=400sin100πt
不计发电机线圈内阻，电流中电流峰值：
所以瞬时值：i=Imsinwt=0.2sin100πt.
检
例3：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w匀速转动。在MN边与磁场方向的夹角到达30°的时刻，导线框中产生的瞬时电动势e的大小是多少 标出线框此时电流的方向。已知线框按俯视的逆时针方向。
解：Kl边与磁场方向成30°时，线圈平面与中性面夹角为60°。此时感应电动势为：
e=Emsinwt=BSwsin60°
代入数据得：
检
课堂小结
一、交变电流
①交流电：
大小和方向都随时间做周期性变化
②直流电：
方向不随时间变化
大小
不变
变化
（恒定电流）
二、交变电流的产生
①线圈旋转过程中只有AB和CD边在做切割磁感线的运动，产生E感
②线圈每转动一周，两次经过中性面，交流电的方向改变两次。
③中性面：与磁场垂直的平面
特点：磁通量最大，E感=0，I感=0。
④与中性面垂直的平面：磁通量为0，E感最大，I感最大。
三、交变电流的变化规律
e=Emsinwt
感应电动势：
（Em为峰值，Em=NBSw）
路端电压：
电路中的电流：
u=Umsinwt
i=Imsinwt
线圈（叫电枢）
→产生感应电动势
磁极
→产生磁场
①基本组成
②基本种类
旋转电枢式
→电枢动，磁极不动
旋转磁极式
→磁极动，电枢不动
四、交流发电机
无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子。
第三章 交变电流
3.1交变电流
第二课时
导
导
思
议
1、有多个面积相同的不同形状的单匝线圈，以相同的角速度从中性面开始绕垂直磁场方向的轴匀速转动，问它们产生的峰值电动势Em相同吗
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2、转轴位置不同时产生的峰值电动势Em相同吗
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评
× × × ×
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× × × ×
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A
B
C
D
A
B
C
D
1、从如图位置开始匀速转动，问e-t图像？
2、若以CD为轴匀速转动画出大致的e-t图像，并判断是否是交流电？
例1: 如图所示，一半径为r＝10 cm的圆形线圈共N=100匝，在磁感应强度 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线OO′以n＝600 r/min 的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置(图中位置)时开始计时。
(1)写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式。
(2)求线圈从图示位置开始在 时的电动势的瞬时值。
(3)求线圈从图示位置开始在 时间内的电动势的平均值。
检
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的变化率为0
C．t＝0.02 s时刻，感应电动势达到最大
D．从t＝0.01 s时刻至t＝0.03 s时刻线圈转过的角度是
D
检
例3：如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动。当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，则在 的时刻
A．线圈中的电流最大
B．穿过线圈的磁通量为零
C．线圈所受的安培力最大
D．线圈中的电流为零
D
检

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