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教科版3-2.2.1交变电流

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2.1 交变电流
   一、电流的分类(知道)
   1、恒定电流:强弱和方向都不随时间改变的电流
叫恒定电流。
   2、直流电:方向不随时间变化的电流叫做直流电,
简称直流
   3、交变电流:强弱和方向都随时间周期性变化的
电流。
  注:交直流电的本质区别是电流方向是否改变
 判断以下电流和时间关系图象哪些属于直流,哪些属于交流
。
  二、交变电流的图像(了解
  )
工具:示波器(观察波形图)

观察并思考:示
波器显示出来的
波形图是什么形
状?有什么规律
?
   交变电流是怎样产生的?交变电流有什么特点呢?
   三、交变电流的产生(掌握
   )
 实验:将发电机与电流表连接

思考:
1、电流表的指针发
生偏转,说明什么
问题?
   有电流产生

2、描述指针的摆动情况,说明什么问题?
  指针左右摆动,说明电流的大小和方向都在变化,是
  交流电。
交流电是由
交流发电机
产生的。
 如图,矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程


                                                  在(a)、(c)
                                                 、(e)位置,
                                                 磁通量最大
                                                  ;在(b)、
                                                 (d)位置,磁
                                                  通量最小


                                                   在(b)、(d)
①何时磁通量最大?何时磁通量最小?                                 位置,电动
②何时电动势最大?何时电动势最小?                                 势最大;在 
                                                   (a)、(c)、
③线圈中的电流大小和方向如何变化?                                 (e)位置,电
                                                   动势最小
为了能更方便地说明第③个问题,我们将立体图
转化为平面图来分析。


   abcd    abcd     dcba     dcba

 电流增大     电流减小     电流增大     电流减小
    i
Em

                  T/4             2T/4             3T/4              T       t
 o               π/2               π              3π/2              2π      ωt
                                     A(B)
中性面        与磁感线
           垂直的平
           面

①线圈经过中性面时,感应电                        D(C)
  动势为零,感应电流为零。
②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。

 尝试推导1:甲、乙、丙、丁图中设匀强磁场的磁感应强度

 为B, AB、CD宽L1,AD、BC长L2 ,线圈匀速转动角速度为ω
 ,试写出线圈电动势最大值Em的表达式。 
 尝试推导2:设线圈平面从中性面开始
                                         t=0
 转动,角速度是ω.经过时间t,AB、
 CD宽L  ,AD、BC长L     磁感应强度是B
      1          2  ,                A(B
 • 线圈与中性面的夹角是多少?                    θ)  θ
                                 v                B
 • AB边的速度多大?
                                                 D(C)
• 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?
v 正弦交流电的变化规律


  其中
变化规律:(t=0时,线圈在中性面位置)如下表.
交流发电机简介

5、交流发电机有两种,即                            
                       旋转磁极式
  和      .其中转动的部分叫   ,
  不动的部分叫旋转电枢式      .发电机转子是
  由 转子     、   定子   或其它动力
  机带动.            水轮机、     蒸汽轮机
                 小结
1、交变电流:大小和方向都随时间作周期性变化的电流
。
2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动
3、交变电流的变化规律:
(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。              
(2)大小变化规律-------按正弦规律变化:

        e=Emsinωt           Em=NBSω叫电动势的最大值      

        i=Imsinωt            Im=Em/R叫电流的最大值

        u=Umsinωt          Um=ImR叫电压的最大值                           
                       (1)线圈与磁感线垂直时
   e
                       ①感应电动势_____最小,磁通量_____最大  。
Em
                       ②是电流方向_________发生变化 的位置。
  0
                       t(2)当线圈与磁感线平行时:
                       感应电动势_____最大  ,磁通量_____最小 。
- Em
                        (3)线圈连续匀速转动的过程中:
                       电流的大小和方向都做______周期性变化。
例1

 下列表示交变电流的有(CE      )

   i           u             i
   0            0            0
               t            t            t
       (A)           (B)         (C)

   i              e
   0               0
                t              t

       (D)             (E)
例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(        D    ):


 • 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。 
例3、如图,矩形线圈面积为s,匝数为N,线圈电阻为r,在磁
感强度为B的匀强磁场中绕OO`轴以角速度ω匀速转动,外电路
电阻为R。求:
⑴、写出线圈在转动中产生的电动势的最大值表达式;
⑵、如果线圈从图示位置开始计时,写出电动势的瞬时表达式
;
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