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1,第,2,节交变电流是怎样产生的,2,1,了解交流发电机的结构特点和工作原理,2,掌握交流电产生的机理,3,知道交变电流的变化规律及表示方法,3,线圈,(,电枢,),磁极,4,5,垂直,电流,中性面,最大,零,零,改变,6,U,m,sin,t,I,m,sin,t,最大值,7,2,交流电的图象,(,如图,3,2,2,所示,),温馨提示,方向随时间变化是交流电最主要的特征，也是交流电与直流电的根本区别，交流电的典型特征就是电流方向变化，其大小可能不变，如矩形交流电的方向变化，但大小不变，也是交流电,.,8,一、交变电流的产生,1,交流发电机的示意图,如图,3,2,3,所示，当磁场中的线圈转动时，流过电流表的电流方向就会发生改变，产生交变电流,图,3,2,3,9,2,过程分析,如图,3,2,4,所示为线圈,abcd,在磁场中绕轴,OO,转动时的截面图，,ab,和,cd,两个边切割磁感线，产生电动势，线圈上就有了电流,(,或者说穿过线圈的磁通量发生变化而产生了感应电流,),具体分析如下图所示，当线圈转动到图,位置时，导体不切割磁感线，线圈中无电流；当线圈转动到图,位置时，导体垂直切割磁感线，线圈中有电流，且电流从,a,端流入；线圈在图,位置同线圈在图,位置；线圈在图,位置时，电流从,a,端流出，这说明电流方向发生了改变；线圈在图,位置同在图,位置线圈这样转动下去，就在线圈中产生了交变电流,10,11,3,中性面,：线圈平面垂直于磁感线时所在的平面,在中性面，电流为零，电流的方向改变，对中性面位置及与中性面垂直的位置的认识,12,特别提醒,线圈匀速转动时，线速度不变，但切割磁感线的有效速度时刻在变化，且按正弦规律变化，这正是产生正弦式交变电流的根源,13,二、交变电流的变化规律,1,自中性面计时,正弦式交变电流的瞬时值表达式,(1),感应电动势：,e,E,m,sin,t,，,其中,E,m,为电动势的峰值,(2),感应电流：,i,I,m,sin,t,其中，,I,m,为电流的峰值,(3),通过电阻的电压：,u,U,m,sin,t,其中,U,m,I,m,R,14,2,感应电动势峰值,E,m,nBS,的应用范围,对转轴的要求：在线圈所在平面内且与磁场垂直，当线圈平面与磁场平行时，线圈中的感应电动势达到峰值，且满足,E,m,nBS,，交变电动势峰值由线圈匝数,n,、磁感应强度,B,、转动角速度,和线圈面积,S,决定，与线圈的形状无关，与轴的位置无关，如图,3,2,5,所示的几种情况中，如果,n,、,B,、,、,S,均相同，则感应电动势的峰值均为,E,m,nBS,.,15,3,如何理解正弦交变电流的图象,正弦交变电流的图象描述的是交变电流随时间变化的规律，它是一条正弦曲线，如图,3,2,6,所示,16,特别提醒,若以中性面为计时起点，则,e,E,m,sin,t,；若以与中性面垂直的位置为计时起点，则,e,E,m,cos,t,.,交变电流的表达式无论是正弦表达式还是余弦表达式，我们都称之为正弦式交变电流,.,17,18,思路点拨,首先判断,t,0,时，线圈所在位置与中性面的关系，再判断其电流的变化情况,答案,AD,借题发挥,当线圈处于中性面位置时，磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零；当线圈平面与中性面垂直时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，感应电动势最大,19,【,变式,1,】,线框在匀强磁场中绕,OO,轴匀速转动,(,由上向下看是逆时针方向,),，当转到如图,3,2,8,所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是,(,),A,磁通量和感应电动势都在变大,B,磁通量和感应电动势都在变小,C,磁通量在变小，感应电动势在变大,D,磁通量在变大，感应电动势在变小,解析,由题图可知，,m,cos,，,e,E,m,sin,，所以磁通量变大，感应电动势变小,答案,D,20,21,22,答案,(1)314sin 100,t,V,(2)200 V,(3)157 V,23,借题发挥,求解交变电流瞬时值时可分三步：,(1),确立线圈从哪个位置开始计时，进而确立表达式是正弦还是余弦形式；,(2),确定线圈转动的角速度,及线圈匝数,n,、磁感应强度,B,、线圈面积,S,等；,(3),识记,E,m,nBS,，解题中可直接代入，不必推导,(4),按表达式,e,E,m,sin,t,或,e,E,m,cos,t,代入,E,m,及,的具体数值,24,25,26,27,28,借题发挥,(1),通过图象直接获得的信息：峰值和周期，及任意时刻的电动势瞬时值；,(2),明确图象与线圈的转动的对应关系,29,30,答案,BC,31,交变电流的产生,1,矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过中性面瞬间，下列说法正确的是,(,),A,线圈平面与磁感线平行,B,通过线圈的磁通量最大,C,线圈中的感应电动势最大,D,线圈中感应电动势的方向改变,解析,由中性面的定义知，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，故,A,错误，,B,正确；导线运动的方向与磁感线平行，感应电动势为零，在中性面前后，感应电动势的方向改变，故,C,项错误，,D,项正确,答案,BD,32,2,交流发电机在工作时电动势为,e,E,m,sin,t,，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则电动势为,(,),解析,发电机电动势瞬时值表达式为,e,E,m,sin,t,，而,E,m,nBS,，当角速度加倍而面积减半时，,E,m,不变，故正确答案是,C.,答案,C,33,交变电流的规律,3.,有一,10,匝正方形线框，边长为,20 cm,，线框总电阻为,1,，线框绕,OO,轴以,10 rad/s,的角速度匀速转动，如图,3,2,13,所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为,0.5 T,问：,(1),该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？,(2),线框从图示位置转过,60,时，感应电动势的瞬时值是多大？,34,35,36,交变电流的图象,5.,矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势,e,t,图象如图,3,2,14,所示，则,(,),A,t,1,、,t,3,时刻线圈通过中性面,B,t,2,、,t,4,时刻线圈中磁通量最大,C,t,1,、,t,3,时刻线圈中磁通量变化率最大,D,t,2,、,t,4,时刻线圈平面与中性面垂直,37,解析,t,1,、,t,3,时刻，电动势为零，线圈处在中性面位置，此时磁通量最大，磁通量变化率最小，,A,对,C,错，,t,2,、,t,4,时刻，电动势最大，线圈平面与中性面垂直，磁通量为零，,B,错，,D,对,答案,AD,38,单击此处进入 活页规范训练,39,
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