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1、第五章第五章 交变电流交变电流1 1 交变电流交变电流1.1.使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。2.2.掌握交变电流的变化规律及表示方法。掌握交变电流的变化规律及表示方法。3.3.理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。1 1、直流电流、直流电流(DC)(DC)方向不随时间变化的电流方向不随时间变化的电流一、交变电流的概念一、交变电流的概念2 2、交变电流、交变电流(AC)(AC)大小和方向都随时间做周期性变化的电流大小和方向都随时间做周期性变化的电流交变电流可以变成直流！交变
2、电流可以变成直流！交变电流是如何产生的呢？交变电流是如何产生的呢？二、交变电流的产生二、交变电流的产生2 2、过程分析、过程分析（1 1）在）在线线圈转动的过圈转动的过程中程中，哪些边会产生感应电动势？，哪些边会产生感应电动势？abab边边 cdcd边边（2 2）怎样将立体图转化为平面图？）怎样将立体图转化为平面图？BSBS最大最大E=0E=0I=0I=0中性面中性面垂直磁场方向的平面叫做垂直磁场方向的平面叫做中性面。中性面。线圈经过线圈经过中性面中性面时，时，最大最大，但线圈中的，但线圈中的电动势为零电动势为零过程分析过程分析(v/B)(v/B)SNNSVvbcda判断此位置有没有感应电流，
3、方向怎么样？判断此位置有没有感应电流，方向怎么样？BSBS=0=0E E最大最大I I最大最大感应电流方向从感应电流方向从a a到到b b线圈与磁场平行时线圈与磁场平行时,最小最小,但线圈中的但线圈中的电动势最大电动势最大(vBvB)判断此位置有没有感应电流，方向怎么样？判断此位置有没有感应电流，方向怎么样？SNBSBS最大最大E=0E=0I=0I=0中性面中性面BSBS=0=0E E、I I最大最大感应电流方向从感应电流方向从b b到到a av/Bv/BvBvB（3 3）在）在线圈由甲转到乙的过程中，线圈由甲转到乙的过程中，ABAB边中电流边中电流向哪个向哪个方向方向流流动？动？丙转到丁呢？
4、丙转到丁呢？（4 4）线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？线圈转）线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？线圈转到什么位置，电流最大？到什么位置，电流最大？由由abab由由baba线线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流；转；转到乙、丁位到乙、丁位置时线圈中电流最大！置时线圈中电流最大！线圈转动一周，线圈转动一周，多少次经过中性面多少次经过中性面?电流方向改变多少次电流方向改变多少次?思考与讨论思考与讨论.a(ba(b)c(dc(d)o o 3.3.中性面：垂直磁场方向的平面中性面：垂直磁场方向的平面（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
5、的磁磁通通量量最最大大=BS=BS，但但/t/t =0=0最最小小，（abab和和cdcd边边都都不不切切割割磁磁感感线线），线圈中的感应线圈中的感应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，两次两次经过中性面，电流方向改变经过中性面，电流方向改变两次两次4.4.线线圈圈平平行行于于磁磁感感线线时时，=0,/t=0,/t最最大大，感感应应电电动动势最大势最大。三、三、交变电流的变化规律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，切切割割边边L L1 1，另另一一边边L L2 2,推导任意时刻
6、推导任意时刻t t线圈中的感应电动势线圈中的感应电动势令令则有则有 e e为电动势在时刻为电动势在时刻t t的瞬时值，的瞬时值，E Em m为电动势的最大值（峰值）为电动势的最大值（峰值）NBNBSS=NBNBSS1 1、电动势按正弦规律变化、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 3、电压按正弦规律变化、电压按正弦规律变化 电流电流i i通过通过R R时：时：成立条件：成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时四、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
7、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大小大小方向方向中性面中性面两次两次.交变电流：交变电流：和和 都随时间作都随时间作 的电流叫做交变电流的电流叫做交变电流 交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生 当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都不切割磁感当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做线线圈平面每经过中
8、性面一次，感应电流方向就改变一次，因圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变此线圈转动一周，感应电流方向改变周期性变化周期性变化周期性变化的电流周期性变化的电流线圈从中性面开始转动，角速度是线圈从中性面开始转动，角速度是，线圈中的感，线圈中的感应电动势的峰值是应电动势的峰值是E Em m，那么在任一时刻那么在任一时刻t t感应电动势的感应电动势的瞬时值瞬时值e e为为 若线圈电阻为，则感若线圈电阻为，则感应电流的瞬时值应电流的瞬时值i i为为0Em e-Em te=e=E Em msintsinti=(i=(E Em m/R)/R)sintsint4
9、4在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是交变电流的是 ，属于正弦交变电流的，属于正弦交变电流的是是 。A B DA B DA A5 5.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定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，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下面说法中正确的是()()：A.A.T T1 1时刻通过线圈的磁通量为零；时刻通过线圈的磁通量为零；B.B.T T2 2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；时刻通过线圈的磁通量的绝对值最
10、大；C.C.T T3 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；D.D.每当每当e e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。D D1 1交变电流：交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。大小和方向都随时间作周期性变化的电流。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，一次，感应电流的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，感应电流的，感应电流的方向改变方向改变两次两次。2 2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。（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=e=E Em msintsint E Em m=NBSNBS叫电动势的最大值叫电动势的最大值 i=i=I Im msintsint I Im m=E Em m/R/R叫电流的最大值叫电流的最大值u=u=U Um msintsint U Um m=I Im mR R叫电压的最大值叫电压的最大值 自古皆有死，民无信不立。孔子