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1、第五章交变电流,一、交变电流,1、交变电流：,大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流,简称交流(AC)。,2、直流电：,方向不随时间变化的电流叫做直流电,简称直流（DC）。,交变电流可以转变成直流，实验室学生电源就有这种功能。,二、交变电流的产生（交流发电机）,1、发电机的基本构造,为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？,交变电流产生示意图：,交变电流的产生,ABCD线圈（切割磁感线）,K、L圆环,E 、 F电刷,使线圈在转动时保持与外电路的连接,1、在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪 个方向流动？,由BA,2、在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪
2、个方向流动？,由AB,3、当线圈转到什么位置时线圈中没有电流？转到什么 位置时线圈中电流最大？,线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流；转到乙、丁位置时线圈中电流最大！,在线圈的转动过程中，穿过线圈的磁通量、线圈中的感应电动势、感应电流有什么特点？,线圈经过甲、丙位置时，电流方向发生改变。,线圈经过中性面时，感应电动势为零，感应电流为零。,线圈每经过中性面一次，交流电方向改变一次，线圈每转动一周（交流电的一个周期） ，两次经过中性面，交流电的方向改变两次。,中性面,与磁感线垂直的平面,设线圈平面从中性面开始转动，角速度是经过时间t，AB、CD宽L1，AD、BC长L2 ，磁感应强度是B.,中性面,线
3、圈与中性面的夹角是多少？,AB边的速度多大？,AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？,AB边中的感应电动势多大？,线圈中的感应电动势多大？,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，Em为电动势的最大值（峰值）,=NBS,若为N匝线圈,1、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时，所产生的交变电流按照正弦函数的规律变化正弦式交流电,正弦式交流电的产生的描述,2、Em匀速转动过程中能产生电动势的最大值峰值， 为线圈转动的角速度,3、此表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立,e为瞬时值
4、,4、若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧姆定律,R两端的电压为,交流电的图像,四、交变电流的种类,(1)正弦交流电,(2)示波器中的锯齿波扫描电压,(3)电子计算机中的矩形脉冲,(4)激光通信中的尖脉冲,交流发电机,发电机的基本组成?发电机的基本种类?,交流发电机简介,（1）发电机的基本组成：用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）用来产生磁场的磁极（2）发电机的基本种类旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）,无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子,1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。,3、交变电流的变化规律：（1）方向
5、变化规律-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。,（2）大小变化规律-按正弦规律变化： e=Emsint Em=NBS叫电动势的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫电流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫电压的最大值,小结,2、产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速 转动,（1）线圈与磁感线垂直时,感应电动势_,磁通量_。,是电流方向_的位置。,（2）当线圈与磁感线平行时：,感应电动势_，磁通量_。,（3）线圈连续匀速转动的过程中：,电流的大小和方向都做_变化。,理解:,最小,最大,最大,最小,发生变化,周期性,下列表示交
6、变电流的有（ ）,例1,CE,2 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是( )：,T1时刻通过线圈的磁通量为零；T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。,答案： D,练习,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=314rad/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2000，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表达式。,e=Emsin t=400sin314t,解：,电动势瞬时值的表达式为：,电流峰值为：,Im=Em/R=400V / 2000 =0.2A,电流瞬时值的表达式为：,i=Imsin t=2sin314t,
