交流电的产生讲义ppt课件

,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,交变电流的产生,JIAO BIAN DIAN LIU DE CHAN SHENG,电流的分类,恒定电流,:,大小和方向都不随时间变化的电流,交变电流,:,大小和方向随时间周期性变化的电流,一、交变电流的产生,N,S,交流电动机的基本结构,磁极,电 枢,线圈运动状态：,逆时针匀速转动,角速度：,w,线速度：,V,初始位置：,中性面,任一时间,t,线圈平面转过角度：,w,t,N,S,中性面,V,/,B,最 大,=,0,转动轴与磁场方向,垂直,N,S,S,N,N,S,V,V,N,S,S,N,V2,V,V,1,w,t,w,t,E=BLV,(,互相垂直,),V,1,=,Vsin,t,e,=BLVsin,w,t,V2,V,V1,V,E=BLV,(,互相垂直,),V,1,=,Vsin,t,e,=,BLVsin,w,t,V2,V,V1,E=BLV,(,互相垂直,),V,1,=,Vsin,t,e=,BLVsin,w,t,V,线圈经过中性面，,感应电流方向改变。,V2,V,V1,V,E=BLV,(,互相垂直,),V,1,=,Vsin,t,e,=,BLVsin,w,t,二、交流的变化规律,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,t,e,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,t,e,o,+,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,N,S,S,N,e,t,o,+,最大值,e,=,BLV,sin,w,t,E,m,t,e,o,+,峰值,交流电的图像,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,2,、交变电流的变化规律,e=,nBssint,=,Emsint,(,从中性面开始计时,),e=,nBscost,=,Emcost,(,从,BS,开始计时,),i=(,nBs/R)sint,=,Imsint,(,从中性面开始计时,),i=(,nBs/R)cost,=,Imcost,(,从从,BS,开始计时,),u=,Umsint,(,从中性面开始计时,),u=,Umcost,(,从从,BS,开始计时,),(1),感应电动势,:,(2),感应电流,:,(3),外电路电阻两端的电压,:,1.,建立交流电的瞬时方程必须首先确定,E,m,、,，同时注意,起始位置,（是从中性面开始是正弦曲线，,e=,E,m,sint,;,从,垂直中性面,开始是余弦曲线，,e=,E,m,cost,）,.,2.,由,E,m,=N2BL,1,v=NBL,1,L,2,=,NBS,=,N,m,可知，峰值,E,m,与线圈的面积有关。而与垂直于磁场方向的转动轴的位置无关，与线圈的形状也无关。,3.,转速对交变电流的影响：由,e=,NBSsint,可知，当转速增大时，角速度也增大，使得感应电动势随之增大，同时交变电流的变化也加快。,3,、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,（,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,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 例题,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.,交流发电机工作时的电动势的变化规律为,e=,EmSint,，如果转子的转速,n,提高一倍，其它条件不变，则电动 势的变化规律将变化为：,A,。,e=E,m,Sin2t B. e=2E,m,Sin2t,C. e=2E,m,Sin4t D. e=2E,m,Sint,答案,B,例题,3,6.,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是,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？,答案,（,1,）,e=311Sin100t(V),（,2,）,I=3.11Sin,（,100,1/120,）,=3.11,1/2=1.55,（,A,）,公式,e,=E,m,sin,w,t,i =I,m,sin,w,t,图形,交变电流是按正弦规律变化的，叫做,正弦式电流。,e(i),t,o,+,(,线圈处于中性面位置时开始计时,),三 交 流 的 描 述,周期,:,完成一个周期性变化所用的时间。,符号,:,T,单位,:,秒,频率,:,交流在,1s,内完成周期性变化的次数。,符号,:,f,单位,:,赫兹,(Hz),T=1/f f=1/T,市电,:f=50H,Z,T=0.02S,T,e,(i,),t,o,+,变化状态完全相同的两点间的时间,(t),为一个周期,(T),四、交流的有效值,甲、乙图中电炉烧水,设壶材料相同、水质量相等、水的初温相同若直流电源用,10,分钟把水烧开，而第二次用交流电时也用,10,分钟把水烧开,情景,：,交流的有效值,（,根据电流的热效应规定,）,使交流和直流分别通过相同阻值的电阻，并且在相同时间里产生的,热量相等,，这个直流的电压、电流值，就是交流的电压,.,电流的,有效值,.,有效值与最大值的关系,E,=E,m,/ 2,0.707 E,m,U,=U,m,/ 2,0.707 U,m,I,=I,m,/ 2,0.707 I,m,E,：,电动势,：,电流,：,电势,注意,：非正弦（非余弦）交流电无此关系，必须按有效值的定义进行推导。,关于有效值的说明,1,、通常所说照明电路的电压是,220v,指的是交流的,有效值,。,2,、各种使用交流的电器设备的铭牌上所标的额定电流和额定电压的数值都是它的,有效值,。,3,、交流电压表和电流表所测的数值也是,有效值,。,4,、如果没有特别说明，一般说到交流的电动势、电压、电流或计算电功率，电热时指的都是,有效值,。,5,、通常电容器所标的耐压值指的是,最大值,，,保险丝的熔断电流指的是,有效值,峰值、有效值、平均值在应用上的区别,峰值,是交流电变化中的最大瞬时值，在判断电容器是否会被击穿时，需考虑交流电的峰值是否超过电容器的额定电压。,有效值,是按热效应来定义的，对于一个确定的交流来说，其有效值是一定的。,平均值,是由公式 确定的，其值大小由某段时间磁通量的变化量来决定，在不同的时间段里是不相同的。如对正弦交流，其正半周或负半周的平均电动势大小为,而一周期内的平均电动势却为零。,在计算交流电通过电阻产生的,热量、热功率,时，只能用,有效值,，而不能用平均值。在计算通过导体的,电量,时，只能用,平均值,，而不能用有效值。,二、表征交变电流,变化快慢,的物理量,、周期,T,：电流完成一次周期性变化所用的时间。单位：,s .,、频率,f,：一秒内完成周期性变化的次数。单位：,Z.,、角频率,：就是线圈转动的角速度。单 位：,rad/s,.,、角速度、频率、周期的关系,1,如图,11,1,4,所示电路中，已知交,流电源电压,u,200 sin100,t,V,，电,阻,R,100 ,，则电流表和电压表的,示数分别为,(,),图,11,A,1.41 A,200 V,B,1.41 A,141 V,C,2 A,200 V,D,2 A,141 V,B,学之用,答案：,D,3,如图,11,1,6,所示，,n,50,匝的,矩形线圈,abcd,，边长,ab,20 cm,，,bc,25 cm,，放在磁感应强度,B,0.4 T,的匀强磁场中，绕垂直于磁,感线且通过线圈的中轴线,OO,匀 图,11,1,6,速转动，转动角速度,50,rad/s,，线圈的总电阻,r,1 ,，外电路电阻,R,9 .,试求：,(1),线圈在图示位置,(,线圈平面与磁感线平行,),时感应电动势的大小；,(2)1 min,时间内电阻,R,上产生的热量,Q,.,答案：,(1)50 V,(2)6.7510,3,J,讨论：,求解线圈转过,90O,过程中通过某截面的电量,练习,1,、如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。,2,、如图所示，在匀强磁场中有一个“,”形导线框可绕,AB,轴转动，已知匀强磁场的磁感强度,B= T,，线框的,CD,边长为,20cm,，,CE,、,DF,长均为,10cm,，转速为,50r/s,，若从图示位置开始计时，（,1,）写出线框中感应电动势的瞬时值表达式。（,2,）若线框电阻,r=3,再将,AB,两端接“,6V,，,12W”,灯泡，小灯泡能否正常发光？若不能，小灯泡实际功率多大？,所以电动势瞬时表达,式应为,拓展：四分之一周期时间内通过某截面电量,小结：,一、表征交变电流大小物理量,1,、瞬时值：,e I u,2,、最大值（峰值）,:,E,m,I,m,U,m,3,、有效值,:,E I U,正弦交流电的有效值与峰值之间的关系是,二、表征交变电流,变化快慢,的物理量,、周期,T,：电流完成一次周期性变化所用的时间。单位：,s .,、频率,f,：一秒内完成周期性变化的次数。单位：,Z.,、角频率,：就是线圈转动的角速度。单 位：,rad/s,.,、角速度、频率、周期的关系,注意：当转速的单位为,r/s,（转,/,秒）时，转速与频率的数值相等。,I,m,0,T/2,T,i/A,t/s,例题,2:,如图是正弦式电流经半波整流后的波形，电流的最大值为,I,m,，试计算它的有效值？,直流电,I,例,：如图表示一交流电流随时间变化的图像，求此交流的有效值。,一、线圈在磁场中周期性作切割磁力线运动，产生交变电流。线圈每经过一次中性面，感生电流的方向就改变一次，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。,小结,图形,:,二、交变电流可以用公式和图示来描述,公式：,e,=,E,m,sin,w,t,i =,I,m,sin,w,t,三、交流的描述,周期,:,完成一个周期性变化所用的时间。,符号,:,T,单位秒,频率,:,交流在,1s,内完成周期性变化的次数。,符号,:,f,单位赫兹,(Hz),T=1/f f=1/T,四、交流的有效值,E =E,m,/ 2,0.707 E,m,U =U,m,/ 2,0.707 U,m,I,=Im/,2,0,.,707,Im,谢谢,感谢老师们的热情帮助,感谢同学们的积极合作,