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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,*,5.1,交变电流,教 学 目 标,（一）知识与技能,1,使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。,2,掌握交变电流的变化规律及表示方法。,3,理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。,1,、,直,流电,流,(DC),方向不随时间变化的电流,2,、,交,变电,流,(AC),大小和方向都随时间做周期性变化的电流,一、交变电流的概念,交变电流可以变成直流！,交变电流是如何产生的呢？,交流发电机模型,二、交变电流的产生,1,、线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,二、交变电流的产生,2,、过程分析,（,1,）在线圈转动的过程中，那些边会产生感应电动势？,ab,边,cd,边,（,2,）在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？ 丙转到丁呢？,（,3,）线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？,线圈转到什么位置，电流最大？,由,ab,由,ba,B,S,最大,E,=0,I,=0,中性面,垂直磁场方向的平面叫做,中性面。,线圈经过,中性面,时，,最大,，但线圈中的,电动势为零,2,、过程分析,(V,/,B),BS,=0,E,最大,I,最大,感应电流方向,a,到,b,线圈与磁场平行时，,最小,，但线圈中的,电动势最大,(VB),线圈转动一周，,多少次经过中性面,?,电流方向改变多少次,?,思考与讨论,.,a(b),c(d),O,小结：,1.,中性面,：,垂直磁场方向的平面,（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的,磁通量最大=BS,，但,/t =0最小,，（,ab,和,cd,边都不切割磁感线），线圈中的感应,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,2.线圈平行与磁感线时，,=0,/t最大,，,感应电动势最大,。,1,、电动势按正弦规律变化,2,、电流按正弦规律变化,3,、电压按正弦规律变化,电流,i,通过,R,时：,成立条件：,转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时,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,四、交流电的,图像,四、交流电的,图像,e,t,0,E,m,-E,m,i,t,0,I,m,-I,m,(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,五、交变电流的种类,、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轴匀速旋转时，线圈中就产生,、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,大小,方向,正弦规律,正弦交流电,周期性变化,课堂练习,、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,中性面,两次,、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,若电路总电阻为,，则感应电流的瞬时值,为,e,0,E,m,-Em,t,e=,E,m,sin,t,i=(E,m,/R),sin,t,5,、一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动,线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示,下面说法中正确的是,A.t,1,时刻通过线圈的磁通量为零,B.t,2,时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大,C.t,3,时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大,D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值最小,e,t,0,t,1,t,2,t,3,t,4,E,m,-,E,m,C,1,、,知道交变电流,定义,（,AC,）：,大小和方向都随时间作周期性变化的电流。,方向不随时间变化的电流为,直流电,（,DC,）。,辨析电流图,。,3,、,推导和理解交变电流的,变化规律,：,（重难点）,（,1,）,方向变化规律,-,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,。,最大,，,/t =0,最小，感应电动势最小,E=0,（,2,）大小,变化规律,-,按,正弦规律,变化：（能画出瞬时线速度分解图）,e=E,m,sint E,m,=NBS,叫电动势的最大值（峰值）,i,=,I,m,sint I,m,=E,m,/R+r,叫电流的最大值（峰值）,u=U,m,sint U,m,=I,m,R,叫电压的最大值（峰值）,5.1,交变电流 小结,2,、,理解交变电流产生的,过程,：,线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动产生正弦式交变电流。能画出四幅过程图。,垂直磁场方向的平面叫做,中性面。,（重点）,电流通过,R,时：,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 ，属于正弦交变电流的是 。,t,i,A,B,C,D,A B D,A,三,.,课堂,检测及练习,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,( ),：,T,1,时刻通过线圈的磁通量为零；,T,2,时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；,T,3,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,3,. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈ab边长为20cm，ad边长为10cm，磁感应强度 B=0.01T，线圈的转速n=50r/s，求：电动势的最大值及对应的线圈位置。,0.0628V,线圈平面与磁场方向平行。,4,. 如图所示：匝数为N、面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为，求线圈从图示位置转过180度时间内的平均感应电动势。,.,.,.,E,平均,=,S,2N,B,/,练习,5.,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,E,m,=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=E,m,sin,W,t=400sin314t,解：,电动势瞬时值的表达式为：,电流峰值为：,I,m,=E,m,/R=4002000=0.2A,电流瞬时值的表达式为：,i=,I,m,sin,W,t=2sin314t,6,、 一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311V，线圈在磁场中转动的角速度100rad/s。,（1）写出感应电动势的瞬时值表达式。,（2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的 总电阻为100，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在t=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？,（,3,）线圈从中性面转过,180,度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？,（,4,）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？,答案,（,1,）,e,=311Sin100,t,（,2,）,I,=3.11Sin,（,100,*1/120,）,=3.11*1/2=1.55,（,A,）,（,3,）,E,m,=311V,E,=,N,/,t,=2,NBS,/,198V,（,4,）,/,t,=311/N,（,Wb/s,）,
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