交变电流是怎样产生课件

,3.2,交变电流的产生,3.2 交变电流的产生,交变电流是怎样产生课件,交变电流是怎样产生课件,1,、原理：,由法拉第电磁感应定律可知，只要,闭合导体,与,磁体,做相对运动，使通过,闭合,导体的,磁通量发生变化,，从而产生感应电动势和感应电流。,交流发电机利用上述原理，把,机械能,转化成,电能,。,一、,交流发电机,1、原理：交流发电机利用上述原理，把机械能转化成电能,2,、结构：,发电机主要由,线圈,（电枢）和,磁极,两部分组成。,3,、分类：旋转电枢式发电机,旋转磁极式发电机,无论哪种发电机，转动的部分都叫转子，固定不动的部分都叫定子。,一、,交流发电机,2、结构：3、分类：旋转电枢式发电机 无论哪种,a,b,c,d,矩形线圈,abcd,在磁场中绕,oo,匀速转动，,ab,、,cd,做切割磁感线运动，使线圈中产生感应电动势和感应电流。,实验：,二、交变电流的产生原理,abcd 矩形线圈abcd在磁场中绕oo 匀速转动，,二、交变电流的产生原理,二、交变电流的产生原理,(,甲,),特点,:,BS,，中性面，,最大,没有边切割磁感应线,磁通量的变化率为零,二、交变电流的产生原理,a,B,O,v,v,d,i=0,无感应电动势产生,(甲)特点:BS，中性面，最大没有边,二、交变电流的产生原理,二、交变电流的产生原理,特点,:,BS,，,=0,ab,、,dc,边垂直切割磁感应线,磁通量变化最快,二、交变电流的产生原理,d,B,O,v,v,a,e,最大，,i,最大，感应电流方向,a b c d,有感应电动势产生,特点:BS，=0ab、dc边垂直切割磁感应线二、交变电,二、交变电流的产生原理,二、交变电流的产生原理,(,丙,),特点,:,BS,，中性面，,最大,二、交变电流的产生原理,d,B,O,v,v,a,没有边切割磁感应线,磁通量的变化率为零,i=0,无感应电动势产生,(丙)特点:BS，中性面，最大二、交变电流的产生原理d,二、交变电流的产生原理,二、交变电流的产生原理,特点,:,BS,，,=0,二、交变电流的产生原理,d,B,O,v,v,a,e,最大，,i,最大，感应电流方向,d c b a,ab,、,dc,边垂直切割磁感应线,磁通量变化最快,有感应电动势产生,特点:BS，=0二、交变电流的产生原理dBOvvae,二、交变电流的产生原理,二、交变电流的产生原理,二、交变电流的产生原理,二、交变电流的产生原理,二、交变电流的产生原理,2,、,感应电流的大小和方向,也随时间做周期性变化。,1,、,感应电动势的大小和方向,随时间做周期性变化。,a,B,O,v,v,d,a,、线圈转动一周，两次经过,中性面,，,电流,方向改变两次,，,b,、线圈转到中性面位置,磁通量最大,，,这时,感应电动势最小，,为零。,c,、线圈转到垂直中性面位置,磁通量最小，,这时,感应电动势是最大,。,二、交变电流的产生原理2、感应电流的大小和方向也随时间做周期,金属杆,dc,长,l,，以速度,v,，与磁场成,切割磁感线，问杆上产生的感应电动势,e,=?,d,B,v,(c),v,v,三、,交变电流的变化规律,金属杆dc长l，以速度v，与磁场成切割磁感线，问杆,a,B,O,v,v,d,当 时，感应电动势最大，用 表示，,三、,交变电流的变化规律,aBOvvd 当,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,三、,交变电流的变化规律,问题：从垂直中性面位置开始转动，变化规律如何呢？,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,4,、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,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,三、,交变电流的变化规律,E,m,：电动势的最大值,e,:,电动势的瞬时值,4、图象eoEmT/42T/43T/4T/23/22,2,t,t,0.5T,T,I,m,-I,m,i,I,m,：感应电流的,最大值,i,:,感应电流,的,瞬时值,2,t,t,0.5T,T,U,m,U,m,u,U,m,：电压的,最大值,u,:,电压,的,瞬时值,三、,交变电流的变化规律,2 tt0.5TTIm-ImiIm：感应电流的最,1,、表征交变电流大小物理量,瞬时值：,对应某一时刻的交流的值,:e,i,u,峰值：,即最大值,:U,m,m,E,m,E,m,=NsB,m,=E,m,/R U,m,=I,m,R,注意：,线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为,E,m,=NBS,，即仅由匝数,N,，线圈面积,S,，磁感强度,B,和角速度,四个量决定。与轴的具体位置，线圈的,形状,及线圈,是否闭合都是无关,的。,0,t/s,U/V,U,m,电压最大值,电压瞬时值,i/A,I,m,电流最大值,电流瞬时值,四、交变电流的特点,1、表征交变电流大小物理量瞬时值：对应某一时刻的交流的值,1,、表征交变电流大小物理量,瞬时值：,对应某一时刻的交流的值,:e,i,u,峰值：,即最大值,:U,m,m,E,m,E,m,=NsB,m,=E,m,/R U,m,=I,m,R,0,t/s,i/A,I,m,电流最大值,电流瞬时值,四、交变电流的特点,有效值：,平均值：,求通过某导体截面的电量一定要用平均值。,描述交流电做功或热效应的物理量,1、表征交变电流大小物理量瞬时值：对应某一时刻的交流的值,2,、表征交流电变化快慢的物理量,0,t/s,U/V,T,T=1/f,=2/T=2f,交流电也用,周期,和,频率,来表示变化的快慢,我国生产和生活用交流电的周期,T,_s,，频率,f,_Hz,，角速度,_rad/s,，在,1,内电流的方向变化,_,次。,0.02,50,314,100,四、交变电流的特点,2、表征交流电变化快慢的物理量0t/sU/VTT=1/f,例：,如图所示，线圈的面积是,0.05,，共有,100,匝；线圈电阻为,1,，外接电阻,R,9,，匀强磁场的磁感应强度为,B,1/T,，当线圈以,300r/min,的转速匀速旋转时，求：,(1),若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式；,(2),线圈转过,1/30s,时电动势的瞬时值多大；,(3),电路中电压表和电流表示数各是多少；,电动势的有效值为,电流表的示数,电压表的示数,例：如图所示，线圈的面积是0.05，共有100匝；线圈电阻,例：,如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。,周期,T,0.02s,解析：,2/T,314rad/s,I,m,14.14/sin45,20A,表达式：,i,20sin(314t),A,例：如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度，,交变电流是怎样产生课件,交变电流是怎样产生课件,交变电流是怎样产生课件,例,3,：,如图表示一交流的电流随时间变化的图像，此交变电流的有效值是多大？,例3：如图表示一交流的电流随时间变化的图像，此交变电流的有效,解析：交流的有效值等于热效应与此交流等效的直流电的值，为分析方便，可选交流电的一个周期进行研究。设此交变电流的有效值为,I,，根据交流有效值的定义，有：,所以：,解析：交流的有效值等于热效应与此交流等效的直流电的值，为分析,例,4,：,如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。,解析：,例4：如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。解析,例,5,：,一个电阻接在,10V,的直流电源上，它的发热功率是,P,，当接到电压为,u=10sintV,的交流电源上，它的发热功率（）,A,0.25P B,0.5P C,P D,2P,B,例5：一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接,6,：,边长为,a,的单匝正方形线圈在磁感应强度为,B,的匀强磁场中，以,OO,为轴匀速转动，角速度为,，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为,R,，求：,(1),线圈从图示位置转过,T,4,的过程中产生的热量,Q,解析：,(2),线圈从图示位置转过,T,4,的过程中通过线圈某截面的电量,q,6：边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以,有效值：,、意义：描述交流电做功或热效应的物理量,、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。,、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是,注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有这样,的关系，非正弦（或余弦）交流无此关系，但可按有效值的定义进行推导,.,四、交变电流的特点,有效值：、意义：描述交流电做功或热效应的物理量、定义：,平均值：,求通过某导体截面的电量一定要用平均值。,四、交变电流的特点,、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。,、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表,通过交流电时，实际上已经由电表内部元件把交流电变成了等效的直流，所以读,数,就是交流的有效值，并且电表的指针不会忽左忽右地摆动,。对于交流电若没有特殊说明的均指有效值,;,电路中的保险丝的额定电流指有效值,;,电容器耐压值指峰值,.,平均值：求通过某导体截面的电量一定要用平均值。四、交变电流,