高中物理高二物理选修-交变电流的产生和变化规律-.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、交变电流的产生和变化规律,第十七章 交变电流,第1页，共35页。,一、交流发电机的基本结构,第2页，共35页。,交流发电机模型的原理简图,第3页，共35页。,如何实现电流大小和方向都改变,第4页，共35页。,交流发电机模型的原理简图,第5页，共35页。,实验现象：缓慢转动线圈时，电流计指针在左右摇动，线圈每转一周，指针左右摆动一次,1交变电流：大小和方向都随时间作周期变化的电流，叫做交变电流，简称,交流,2闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生交流，但这不是产生交流的惟一方式,第6页，共35页。,二、交流电流的产生过程,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,第7页，共35页。,第8页，共35页。,第9页，共35页。,(,甲,),特点,:,BS,，,最大，,E=0,I=0,中性面,没有边切割磁感应线,第10页，共35页。,以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线）,四、正弦交变电流的图象,用示波器研究交变电流的变化,3、线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最大还是最小？,实验现象：缓慢转动线圈时，电流计指针在左右摇动，线圈每转一周，指针左右摆动一次,、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都 不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做线圈平面每经过 中性面一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变,4、试推导感应电动势大小的变化规律公式。,（1）电动势按正弦规律变化,实验现象：缓慢转动线圈时，电流计指针在左右摇动，线圈每转一周，指针左右摆动一次,特点:BS，=0，E最大，I最,交流发电机模型的原理简图,设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O,如图所示，在场强为B的匀强磁场中，矩形线圈ab边长为L1，bc边长为L2，逆时针绕中轴匀速转动，角速度为，从垂直磁感线开始计时，经过时间是t，线圈中的感应电动势是多少？,第11页，共35页。,特点,:BS,，,=0,，,E,最大，,I,最,大，感应电流方向,b,到,a,(,乙,),a,（,b,）、,d,（,c,）边垂直切割磁感应线，,第12页，共35页。,第13页，共35页。,(,丙,),特点,:,BS,，,最大，,E=0,I=0,中性面,没有边切割磁感应线,第14页，共35页。,第15页，共35页。,1中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面,电流通过R时：,交流发电机模型的原理简图,特点:BS，=0，E最大，I最,实验现象：缓慢转动线圈时，电流计指针在左右摇动，线圈每转一周，指针左右摆动一次,设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O,3、线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最大还是最小？,a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，,一、交变电流的产生和变化规律,特点:BS，=0，E最大，I最,特点:BS，=0，E最大，I最,（2）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,e为电动势在时刻t的瞬时值，,a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，,交流发电机模型的原理简图,特点,:,BS,，,=0,，,E,最大，,I,最,大，感应电流方向,a,到,b,a,（,b,）、,d,（,c,）边垂直切割磁感应线，,(,丁,),第16页，共35页。,第17页，共35页。,设正方形线圈的边长为,L,，在匀强磁场,B,中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所示，,ab,和,cd,边垂直于纸面，转轴为,O,1,、线圈转动一周，电流方向改变多少次？,2,、线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势是最大还是最小？,3,、线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最大还是最小？,回答问题：,4,、试推导感应电动势大小的变化规律公式。,回答问题：,第18页，共35页。,1,中性面,：线圈平面与磁感线,垂直,的位置叫做,中性面,（,1,）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,（,ab,和,cd,边都,不,切割磁感线），线圈中的,电动势为零,（,2,）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,第19页，共35页。,三交变电流的变化规律,以线圈经过中性面开始计时，在时刻,t,线圈中的感应电动势（,ab,和,cd,边切割磁感线）,所以,令,则有,e,为电动势在时刻,t,的瞬时值，,E,m,为电动势的最大值（峰值）,=NB,S,第20页，共35页。,成立条件,：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时,（,1,）电动势按正弦规律变化,（,2,）电流按正弦规律变化,（,3,）电路上的电压按正弦规律变化,电流通过,R,时：,第21页，共35页。,四、正弦交变电流的图象,e,o,E,m,T/4,2T/4,3T/4,T,/2,3,/2,2,t,t,a,b,c,d,K,L,A,B,a,b,c,d,K,L,A,B,a,b,c,d,k,L,A,B,a,b,c,d,k,L,A,B,a,b,c,d,k,L,A,B,第22页，共35页。,交流电的图像,第23页，共35页。,五、其它交变电流波形图,第24页，共35页。,用示波器研究交变电流的变化,第25页，共35页。,、交变电流：,和,都随时间,做,的电流叫做交变电流,电压和电流随时间按,变化的交流电叫正弦交流电,、交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生,、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都,不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做,线圈平面每经过,中性面一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变,大小,方向,周期性变化,正弦规律,感应电流,中性面,两次,第26页，共35页。,、线圈从中性面开始转动，角速度是，线圈中的感应电动势的峰值是,E,m,，那么在任一时刻,t,感应电动势的瞬时值,e,为,若线圈电阻为，则感应电流的瞬时值,为,0,E,m,e,-E,m,t,e=,E,m,sint,i=(,E,m,/R,),sint,第27页，共35页。,交流发电机简介,第28页，共35页。,第29页，共35页。,、交流发电机有两种，即,和,其中转动的部分叫,，不动的部分叫,发电机转子是由,、,或其它动力机带动,旋转磁极式,旋转电枢式,转子,定子,水轮机、,蒸汽轮机,第30页，共35页。,将立体图改成平面图研究,第31页，共35页。,如图所示，在场强为,B,的匀强磁场中，矩形线圈,ab,边长为,L,1,，,bc,边长为,L,2,，逆时针绕中轴匀速转动，角速度为,，从垂直磁感线开始计时，经过时间是,t,，线圈中的感应电动势是多少？,V,第32页，共35页。,第33页，共35页。,交流发电机的种类,第34页，共35页。,交变电流的变化规律,问题：,线圈经过什么位置时电流的方向发生变化？,中性面,-,在线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫中性面。,结论：,线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。,1.,方向变化规律：,结论：,线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量大，但,ab,和,cd,边都不切割磁感线，线圈中的电动势为零（,磁通量的变化率为零）,2.,交流电的大小变化规律,第35页，共35页。,