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1、第五章交变电流第五章交变电流5.1 5.1 交交 变变 电电 流流直流直流( (Direct Current , DCDC) )方向不随时间变化的电流方向不随时间变化的电流. .交流交流( (alternating current ,ACAC) )一、直流与交流一、直流与交流 二、交变电流的产生二、交变电流的产生（交流发电机）（交流发电机）1 1、发电机的基本构造、发电机的基本构造线圈：线圈：转轴垂直于磁场方向转轴垂直于磁场方向磁极：磁极：磁极间形成匀强磁极间形成匀强磁场磁场为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？时线圈里能产生交变电流？ 交
2、变电流的产生交变电流的产生A(B)D(C)A(B)D(C)D(C)A(B)BD(C)A(B)B线圈经过中性面时，磁通量最大,感应电动势为零，感应电流为零。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。中性面中性面A(B)D(C)与磁感线垂直的平面与磁感线垂直的平面特点：特点： 设线圈平面从中性面开始转动，设线圈平面从中性面开始转动，角速度是角速度是经过时间经过时间t t，ABAB、CDCD宽宽 L L1 1，ADAD、BCBC长长L L2 2 ，磁感应强度是磁感应强度是B.B.BvA(B)D(C)t=0v11v中性面中性面
3、线圈与中性面的夹角是多少？线圈与中性面的夹角是多少？AB边的速度多大？边的速度多大？AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？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？边中的感应电动势多大？线圈中的感应电动势多大？线圈中的感应电动势多大？tt22LVtLBLVBLesin2sin2111212sinsin2LeBLtBSt三交变电流的变化规律三交变电流的变化规律 以线圈经过中性面开始计时，在时刻以线圈经过中性面开始计时，在时刻t t线圈中的线圈中的感应电动势（感应电动势（ABAB和和CDCD边切割磁感线边切割磁感线 ）tBSesintNBSesin所以mE令则有 tEemsine 为
4、电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）=NBSNBS若为若为N N匝线圈匝线圈sinmetE1、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时，所产、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时，所产生的交变电流按照正弦函数的规律变化生的交变电流按照正弦函数的规律变化正弦式交流电正弦式交流电正弦式交流电的产生的描述正弦式交流电的产生的描述2、Em匀速转动过程中能产生电动势的最大值匀速转动过程中能产生电动势的最大值峰值，峰值， 为线圈转动的角速度为线圈转动的角速度3、此表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立此表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立e为瞬时值为瞬时值4、若该
5、线圈给外电阻、若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧，由闭合电路欧姆定律姆定律eiRrsinmtRrEsinmtIR两端的电压为两端的电压为sinmutUeoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt t交流电的图像交流电的图像 四、交变电流的种类四、交变电流的种类(1)(1)正弦交流电正弦交流电(2)(2)示波器中的锯齿波扫描电压示波器中的锯齿波扫描电压(3)(3)电子计算机中的矩形脉冲电子计算机中的矩形脉冲(4)(4)激光通信中的尖脉冲激光通信中的尖脉冲1 1、交变电流交变电流：大小和方向都随时间做周期性变
6、化的电流。：大小和方向都随时间做周期性变化的电流。3 3、交变电流的变化规律：、交变电流的变化规律：（1 1）方向变化规律方向变化规律-线圈平面每经过线圈平面每经过中性面中性面一次，感应电流的一次，感应电流的方向就改变方向就改变一次；线圈转动一次；线圈转动一周一周，感，感应电流的方向改变应电流的方向改变两次两次。 （2 2）大小变化规律）大小变化规律-按按正弦规律正弦规律变化：变化： e=Emsint Em=NBS叫电动势的最大值（叫电动势的最大值（峰值）峰值） i=Imsint Im=Em/R叫电流的最大值叫电流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫电压的最大值叫电压的最大值 小结小结2
7、、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，所产所产生的交变电流按照正弦函数的规律变化生的交变电流按照正弦函数的规律变化正弦式交流电正弦式交流电Em- EmsinmeEt（1 1）线圈与磁感线垂直时）线圈与磁感线垂直时感应电动势感应电动势_, ,磁通量磁通量_。是电流方向是电流方向_的位置。的位置。（2 2）当线圈与磁感线平行时：）当线圈与磁感线平行时：感应电动势感应电动势_，磁通量，磁通量_。（3 3）线圈连续匀速转动的过程中：）线圈连续匀速转动的过程中：电流的大小和方向都做电流的大小和方向都做_变化。变化。04T34Tet2TT最小最小
8、最大最大最大最大最小最小发生变化发生变化周期性周期性下列表示交变电流的有（下列表示交变电流的有（ ）例例1iittit(A)(B)(C)(D)0000t(E)0teuCE2 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平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间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是( )：A.T1时刻通过线圈的磁通量为零；B. T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；C. T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。 D