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1、一、交变电流的产生和变化规律一、交变电流的产生和变化规律第十七章第十七章 交变电流交变电流一、交流发电机的基本结构一、交流发电机的基本结构交流发电机模型的原理简图交流发电机模型的原理简图如何实现电流大小和方向都改变如何实现电流大小和方向都改变交流发电机模型的原理简图交流发电机模型的原理简图实验现象：缓慢转动线圈时，电流计指针在左右实验现象：缓慢转动线圈时，电流计指针在左右摇动，线圈每转一周，指针左右摆动一次摇动，线圈每转一周，指针左右摆动一次1 1交变电流：大小和方向都随时间作周期变化的交变电流：大小和方向都随时间作周期变化的电流，叫做交变电流，简称电流，叫做交变电流，简称交流交流 2 2闭闭
2、合合的的线线圈圈在在匀匀强强磁磁场场中中绕绕垂垂直直于于磁磁场场的的轴轴匀匀速速转转动动时时，产产生生交交流流，但但这这不不是是产产生生交交流流的的惟惟一方式一方式二、交流电流的产生过程二、交流电流的产生过程矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动(甲甲)特点特点:BS BS，最大，最大，E=0,I=0E=0,I=0 中性面中性面没有边切割磁感应线没有边切割磁感应线特点特点:BS:BS，=0=0，E E最大，最大，I I最最 大，感应电流方向大，感应电流方向b b到到a a(乙乙)a a（b b）、）、d d（c c）边垂直）边垂直切割磁感应线，
3、切割磁感应线，(丙丙)特点特点:BSBS，最大，最大，E=0,I=0E=0,I=0 中性面中性面没有边切割磁感应线没有边切割磁感应线特点特点:BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最最 大，感应电流方向大，感应电流方向a a到到b ba a（b b）、）、d d（c c）边垂直）边垂直切割磁感应线，切割磁感应线，(丁丁)设设正正方方形形线线圈圈的的边边长长为为L L，在在匀匀强强磁磁场场B B中中绕绕垂垂直直于于磁磁场场的的对对称称轴轴以以角角速速度度匀匀速速转转动动，如如图图所所示，示，abab和和cdcd边垂直于纸面，转轴为边垂直于纸面，转轴为OO1 1、线圈转动一周，电流方向改、线
4、圈转动一周，电流方向改变多少次？变多少次？2 2、线圈转到什么位置时磁通量、线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势是最大最大？这时感应电动势是最大还是最小？还是最小？3 3、线圈转到什么位置时磁通量、线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最大最小？这时感应电动势是最大还是最小？还是最小？回答问题：回答问题：4 4、试推导感应电动势大小的变化规律公式。、试推导感应电动势大小的变化规律公式。回答问题：回答问题：1 1中中性性面面：线线圈圈平平面面与与磁磁感感线线垂垂直直的的位置叫做位置叫做中性面中性面 （1 1）线线圈圈经经过过中中性性面面时时，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量最最大
5、大，但但磁磁通通量量的的变变化化率率为为零零（abab和和cdcd边边都都不不切切割割磁磁感感线线），线圈中的线圈中的电动势为零电动势为零 （2 2）线线圈圈经经过过中中性性面面时时，电电流流将将改改变变方方向向，线线圈圈转转动动一一周周，两两次次经经过过中中性面，电流方向改变性面，电流方向改变两次两次三交变电流的变化规律三交变电流的变化规律 以以线线圈圈经经过过中中性性面面开开始始计计时时，在在时时刻刻t t线线圈圈中的感应电动势（中的感应电动势（abab和和cdcd边切割磁感线边切割磁感线 ）所以令则有 e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）=NB S成成立立条条件件：转
6、转轴轴垂垂直直匀匀强强磁磁场场，经经中中性性面时开始计时面时开始计时（1）电动势按正弦规律变化（2 2）电流按正弦规律变化）电流按正弦规律变化（3）电路上的电压按正弦规律变化 电流通过R时：四、正弦交变电流的图象四、正弦交变电流的图象eoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt tabcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB交流电的图像交流电的图像 五、其它交变电流波形图五、其它交变电流波形图用示波器研究交变电流的变化用示波器研究交变电流的变化、交变电流：、交变电流：和和 都随时间都随时间 做做 的电流叫做交变
7、电流的电流叫做交变电流 电电压压和和电电流流随随时时间间按按变变化化的的交流电叫正弦交流电交流电叫正弦交流电、交交流流电电的的产产生生：矩矩形形线线圈圈在在匀匀强强磁磁场场中中绕绕垂垂直直于于磁磁场场方方向向的的中中心心轴轴匀匀速速旋旋转转时时，线线圈圈中就会产生中就会产生、当当线线圈圈平平面面垂垂直直于于磁磁感感线线时时，线线圈圈各各边边都都 不不切切割割磁磁感感线线，线线圈圈中中没没有有感感应应电电流流，这这样样的的位位置置叫叫做做线线圈圈平平面面每每经经过过 中中性性面面一一次次，感感应应电电流流方方向向就就改改变变一一次次，因因此此线线圈圈转转动动一一周周，感感应应电电流流方方向向改改
8、变变 大小大小方向方向周期性变化周期性变化正弦规律正弦规律感应电流感应电流中性面中性面两次两次、线线圈圈从从中中性性面面开开始始转转动动，角角速速度度是是，线线圈圈中中的的感感应应电电动动势势的的峰峰值值是是E Emm，那那么么在在任任 一一 时时 刻刻 t t感感 应应 电电 动动 势势 的的 瞬瞬 时时 值值 e e为为 若若线线圈圈电电阻阻为为，则则感感应应电电流流的的瞬瞬时时值值为为0Em e-Em te=E Em msintsinti=(E Em m/R/R)sintsint交流发电机简介、交流发电机有两种，即、交流发电机有两种，即 和和其其中中转转动动的的部部分分叫叫，不不动动的的
9、部部分分叫叫发发电电机机转转子子是是由由、或或其其它它动动力力机带动机带动旋转磁极式旋转磁极式旋转电枢式旋转电枢式转子转子定子定子水轮机、水轮机、蒸汽轮机蒸汽轮机将立体图改成平面图研究将立体图改成平面图研究如图所示，在场强为如图所示，在场强为B的匀强磁场中，矩形线圈的匀强磁场中，矩形线圈ab边长为边长为L1，bc边长为边长为L2，逆时针绕中轴匀速转，逆时针绕中轴匀速转动，角速度为动，角速度为，从垂直磁感线开始计时，经过，从垂直磁感线开始计时，经过时间是时间是t，线圈中的感应电动势是多少？，线圈中的感应电动势是多少？V交流发电机的种类交流发电机的种类交变电流的变化规律交变电流的变化规律问题：问题
10、：线圈经过什么位置时电流的方向发生变化？线圈经过什么位置时电流的方向发生变化？中性面中性面-在线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割在线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫中性面。磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫中性面。结论：结论：线圈平面每经过中性面一次，感应电流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，感应电流的方向就改变一次，线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。的方向改变两次。1.1.方向变化规律：方向变化规律：结论：结论：线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量大，但线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量大，但 abab和和cdcd边都不切割磁感线，线圈中的电动势为零（边都不切割磁感线，线圈中的电动势为零（磁通磁通量的变化率为零）量的变化率为零）2.2.交流电的大小变化规律交流电的大小变化规律