认识交变电流.pptx

1.楞次定律楞次定律 感感应应电电流流的的磁磁场场总总是是要要阻阻碍碍引引起起感感生生电电流的磁通量的变化。流的磁通量的变化。IAIvII右手定则右手定则2.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律(1)(1)内容：电路中感应电动势的大小内容：电路中感应电动势的大小E，跟穿，跟穿过这一电路的磁通量的变化率过这一电路的磁通量的变化率 成正比。成正比。(2)(2)公式：公式：磁磁电电磁通量变化磁通量变化只要闭合电路的只要闭合电路的磁通量发生变化磁通量发生变化，闭合电，闭合电路中就有路中就有感应电流产生感应电流产生2-1、认识交变电流电流电流方向不变方向不变的电流称为直流的电流称为直流强强弱弱和和方方向向都都随随时时间间周周期期性性变变化化的的电电流流叫叫做交变电流，简称交流。做交变电流，简称交流。0 0 t t1 1 t t2 2 t t3 3 t t4 4 t i 这是按正弦规律变化的交变电流，称为这是按正弦规律变化的交变电流，称为正弦交流电正弦交流电 一、交变电流一、交变电流工具：示波器（观察波形图）工具：示波器（观察波形图）常见交流电的波形常见交流电的波形正弦波正弦波尖波尖波矩形波矩形波锯齿波锯齿波例在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属例在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是于交变电流的是 。tiABCDA B D二、交变电流的产生二、交变电流的产生实验现象实验现象1)观察到的实验现象？观察到的实验现象？两个发光二极管交替闪亮两个发光二极管交替闪亮2)2)说明了什么问题？说明了什么问题？说明电流的大小和方向都在变化，产生了交流电说明电流的大小和方向都在变化，产生了交流电交交流流电电是是由由交交流流发发电电机机产产生生的的。如图，矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程如图，矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程何时磁通量最大？何时磁通量最小？何时磁通量最大？何时磁通量最小？何时电动势最大？何时电动势最小？何时电动势最大？何时电动势最小？线圈中的电流大小和方向如何变化？线圈中的电流大小和方向如何变化？看完了整个转动过程，请总结规律。看完了整个转动过程，请总结规律。(甲甲)BSBS，最大最大，各边，各边不切割不切割磁感线，磁感线，无感应电流无感应电流这个位置称为这个位置称为 中性面中性面E=0,I=0E=0,I=0，有最大值有最大值BSBS，=0=0，a a（b b）d d（c c）垂直切割垂直切割，E E最大最大,感应电流感应电流最最大大,电流方向电流方向a ab b该面称为该面称为峰值面峰值面(乙乙)为了能更方便地说明第为了能更方便地说明第个问题，我们将立体图转个问题，我们将立体图转化为平面图来分析。化为平面图来分析。线圈在转动过程中，线圈在转动过程中，电路中电流的大小电路中电流的大小和方向都在不断改和方向都在不断改变，交变电流就是变，交变电流就是这样产生的。这样产生的。abcd电流增大电流增大abcd电流减小电流减小dcba电流增大电流增大dcba电流减小电流减小总结：总结：两个特定位置的特点两个特定位置的特点图示图示概念概念中性面位置中性面位置与中性面垂直的位置与中性面垂直的位置线圈转动线圈转动一周一周电流方向改变电流方向改变两两次次例例1 1矩矩形形线线框框绕绕垂垂直直于于匀匀强强磁磁场场且且在在线线框框平平面面的的轴轴匀匀速速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是转动时产生了交变电流，下列说法正确的是()A A当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B B当当穿穿过过线线框框的的磁磁通通量量为为零零时时，线线框框中中的的感感应应电电动动势势也也为零为零C C每每当当线线框框经经过过中中性性面面时时，感感应应电电动动势势或或感感应应电电流流方方向向就改变一次就改变一次D D线框经过中性面时，各边不切割磁感线线框经过中性面时，各边不切割磁感线CD练练习习2 2：一一矩矩形形线线圈圈绕绕垂垂直直于于匀匀强强磁磁场场并并位位于于线线圈圈平平面面内内的的固固定定轴轴转转动动，线线圈圈中中的的感感应应电电动动势势随随时时间间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是：的变化规律如图所示，下面说法中正确的是：A.A.t t1 1时刻通过线圈的磁通量为零；时刻通过线圈的磁通量为零；B.B.t t2 2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；C.C.t t3 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；D.D.每当每当e e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。都为最大。D练习练习3：某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的：某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量磁通量随时间的变化规律可用图象表示，那么在随时间的变化规律可用图象表示，那么在图中（图中（）At1和和t3时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大Bt2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零Ct3时刻，线圈中的感应电动势为零时刻，线圈中的感应电动势为零Dt4时刻，线圈中的感应电动势达最大值时刻，线圈中的感应电动势达最大值CD线圈转过角度：线圈转过角度：d(c)d(c)d(c)d(c)速度方向跟磁感线夹角：速度方向跟磁感线夹角：速度方向跟磁感线夹角：速度方向跟磁感线夹角：切割磁感线的有效速度：切割磁感线的有效速度：切割磁感线的有效速度：切割磁感线的有效速度：d(c)d(c)d(c)d(c)边感应电动势：边感应电动势：边感应电动势：边感应电动势：线圈中感应电动势线圈中感应电动势线圈中感应电动势线圈中感应电动势ttV有有=vsin=12 wLsin(wt)abab、dcdc边长边长L L;adad、bcbc边长边长L L;磁感应强度为磁感应强度为B B;角速度为角速度为.edc=BLV有有=BLLsin(t)1 12 2e=BLLsin(t)=BSsin(t)1.用函数表达式描述交变电流用函数表达式描述交变电流表达式表达式e=BS sin te随时间而变化随时间而变化,不同时刻有不现的不同时刻有不现的数值数值,某时刻的电动势的值叫某时刻的电动势的值叫瞬时值瞬时值.线圈有线圈有N匝时匝时,可见在匀强磁场中，匀速转动的线圈中产生的感可见在匀强磁场中，匀速转动的线圈中产生的感应电动势是按正弦规律变化的。这样的交变电流应电动势是按正弦规律变化的。这样的交变电流叫叫正弦交流电正弦交流电.设整个回路的电阻为设整个回路的电阻为R，则电路的感应电流为，则电路的感应电流为 瞬时值瞬时值由表达式由表达式e=BS sin t可知可知最大值（峰值）最大值（峰值）Em=_;用用R表示闭合电路的总电阻，用表示闭合电路的总电阻，用Im表示峰值，表示峰值，i 表示感应电流的瞬时值，则表示感应电流的瞬时值，则Im=NBS/R i=Imsint 当线圈转到线圈平面和磁感线平行时当线圈转到线圈平面和磁感线平行时,电动势电动势最大最大.NBSEm=NBS，即仅由匝数，即仅由匝数N，线圈面积，线圈面积S，磁感强，磁感强度度B和角速度和角速度四个量决定。与轴的具体位置，四个量决定。与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合无关线圈的形状及线圈是否闭合无关.如果把线圈和电阻组成闭合电路，设线圈的电阻为如果把线圈和电阻组成闭合电路，设线圈的电阻为r，外，外接电阻为接电阻为R，则电路的外电压的瞬时值为，则电路的外电压的瞬时值为 R外SE rR=R外+r即u=Umsint eoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt t交流电的图像交流电的图像 开始位置开始位置名名 称称公公 式式图图 象象中性面中性面瞬时电动势瞬时电动势瞬时电流瞬时电流瞬时电压瞬时电压i=Imsinsin te=Emsinsin tu=Umsinsin teEm-Emt0iIm-Imt0uUm-Umt0 1、如图所示，面积均为、如图所示，面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场轴在匀强磁场B中以角速度中以角速度匀速转动，能产生正弦交变匀速转动，能产生正弦交变电动势电动势eBSsin t的图是的图是()A2 2、某某台台家家用用柴柴油油发发电电机机正正常常工工作作时时能能够够产产生生与与我我国国照照明明电电网网相相同同的的交交变变电电流流现现在在该该发发电电机机出出现现了了故故障障，转转子子匀匀速速转转动动时时的的转转速速只只能能达达到到正正常常工工作作时时的的一一半半，则则它它产产生生的的交交变变电电动动势势随随时时间间变变化化的的图图象象是（是（）B3 3.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势势et图象如图所示，则图象如图所示，则()A At t1 1、t t3 3时刻线圈通过中性面时刻线圈通过中性面B Bt t2 2、t t4 4时刻线圈中磁通量最大时刻线圈中磁通量最大C Ct t1 1、t t3 3时刻线圈中磁通量变化率最大时刻线圈中磁通量变化率最大D Dt t2 2、t t4 4时刻线圈平面与中性面垂直时刻线圈平面与中性面垂直AD4 4、矩矩形形线线圈圈在在匀匀强强磁磁场场中中匀匀速速转转动动，所所产产生生的的交交变变电电流流的的图图象象如如图图所所示示，下下列列说说法法中中正正确确的是的是()A A在在t t1 1、t t3 3时刻线圈处于中性面位置时刻线圈处于中性面位置B B在在t t2 2、t t4 4时刻穿过线圈的磁通量为零时刻穿过线圈的磁通量为零C C在在t t1 1时刻到时刻到t t4 4时刻线圈转过的角度为时刻线圈转过的角度为D D若若从从0 0时时刻刻到到t t4 4时时刻刻经经过过0.02s0.02s，则则在在1s1s内内交交变变电电流流的的方向改变方向改变100100次次D5.有有一一个个正正方方形形线线圈圈的的匝匝数数为为10匝匝，边边长长为为20cm，线线圈圈总总电电阻阻为为1，线线圈圈绕绕OO轴轴以以n=300r/min的的转转速速匀匀速速转转动动，如如图图，匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度为为0.5T，当当线线圈圈平平面面通过中性面时开始计时，试求：通过中性面时开始计时，试求：(1)线线圈圈中中瞬瞬时时感感应应电电动动势势的的表表达达式；式；(2)由由t=0到到t=T/2过过程程中中的的平平均均感感应应电电动动势势的的大大小小？在在此此过过程程中中通通过过线圈某一截面的电荷量？线圈某一截面的电荷量？(3)若若线线圈圈平平面面平平行行磁磁感感线线时时开开始始计计时时，求求线线圈圈在在t=T/6时时刻刻的的电电动动势大小；势大小；6.(20126.(2012潍坊模拟潍坊模拟)如图所示，单匝矩如图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线磁场中，线圈轴线OOOO与磁场边界重合，与磁场边界重合，线圈绕线圈绕OOOO轴逆时针匀速转动，轴逆时针匀速转动，t=0t=0时时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿方向沿adcbaadcba为正方向，则线圈内感应为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是电流随时间变化的图象是()()A7.(20127.(2012厦厦门门模模拟拟)如如图图所所示示,矩矩形形线线圈圈abcdabcd在在匀匀强强磁磁场场中中可可以以分分别别绕绕垂垂直直于于磁磁场场方方向向的的轴轴P P1 1和和P P2 2以以相相同同的的角角速速度度匀速转动匀速转动,当线圈平面转到与磁场方向平行时当线圈平面转到与磁场方向平行时()()A.A.线线圈圈绕绕P P1 1转转动动时时的的电电流流等等于于绕绕P P2 2转转动动时时的电流的电流B.B.线线圈圈绕绕P P1 1转转动动时时的的电电动动势势小小于于绕绕P P2 2转转动动时的电动势时的电动势C.C.线线圈圈绕绕P P1 1和和P P2 2转转动动时时电电流流的的方方向向相相同同,都都是是abcdabcdD.D.线线圈圈绕绕P P1 1转转动动时时dcdc边边受受到到的的安安培培力力大大于于绕绕P P2 2转动时转动时dcdc边受到的安培力边受到的安培力A变式训练8如如图图甲甲所所示示，一一矩矩形形线线圈圈abcd放放置置在在匀匀强强磁磁场场中中，并并绕绕过过ab、cd中中点点的的轴轴OO以以角角速速度度逆逆时时针针匀匀速速转转动动若若以以线线圈圈平平面面与与磁磁场场夹夹角角45时时(如如图图乙乙)为为计计时时起点，并规定当电流自起点，并规定当电流自a流向流向b时电流方向为正则时电流方向为正则图的四幅图中正确的是图的四幅图中正确的是()D9 瞬瞬时时值值表表达达式式的的书书写写如如图图4所所示示，图图线线a是是线线圈圈在在匀匀强强磁磁场场中中匀匀速速转转动动时时所所产产生生正正弦弦交交流流电电的的图图象象，当当调调整整线线圈圈转转速速后后，所所产产生生正正弦弦交交流流电电的的图图象象如如图图线线b所所示示，以以下下关关于于这这两两个个正正弦弦交交流流电电的的说说法正确的是法正确的是 ()A在图中在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零时刻穿过线圈的磁通量均为零B线圈先后两次转速之比为线圈先后两次转速之比为3 2C交流电交流电a的瞬时值表达式为的瞬时值表达式为u10sin 5t(V)D交流电交流电b的最大值为的最大值为5 VBC10.矩形线圈的匝数为矩形线圈的匝数为50匝匝，在匀强磁场中绕垂直于，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图变化规律如图4所示，下列结论正确的是所示，下列结论正确的是()A.在在t0.1s和和t0.3s时，电动势最大时，电动势最大B.在在t0.2s和和t0.4s时，电动势改变方向时，电动势改变方向C.电动势的最大值是电动势的最大值是157VD.在在t0.4s时，磁通量的变化率为零时，磁通量的变化率为零C