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1、5.1交交 变变 电电 流流直流电直流电(DC)(DC)电流方向不随时间而改变电流方向不随时间而改变一、交变电流一、交变电流按下图所示进行实验按下图所示进行实验演示演示交变电流交变电流(AC)交变电流交变电流(交流交流):):大小和方向都随大小和方向都随时间做周期性变化的电流时间做周期性变化的电流.交流发电机模型的原理简图交流发电机模型的原理简图二、二、交变电流的产生交变电流的产生 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的轴匀速转动的轴匀速转动 为了能更方便地说明问题，我们将立体图转为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析化为平面图来分析.(甲甲)BSB
2、S，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BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大，感应电流方向感应电流方向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，切割磁感应线，(丙丙)BSBS，最大，最大，E=0,I=0E=0,I=0 中性面中性面BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大，感应电流方向感应电流方向a a到到b b1 1、线圈转动一周，电流方向改、线圈转动一周，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
3、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。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中性面位置叫做中性面 （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
4、（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成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时（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、交流电的四、交流电的图像图像 abcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB五、交变电流的种类五、交变电流的种类(1)(1)正弦交流电正弦交流电(2)
5、(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，感应电流的方向改变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=
6、Emsint Em=NBS叫电动势的最大值叫电动势的最大值 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、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，那那么么在在任一时刻任一时刻t t感应电动势的瞬时值感应电动势的瞬时值e e为为 若若线线圈圈电电阻阻为
7、为，则则感感应应电电流流的瞬时值的瞬时值为为0Em e-Em te=E Em msintsinti=(E Em m/R/R)sintsint1.1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈abab边长为边长为20cm20cm，adad边长为边长为10cm10cm，磁感应强度，磁感应强度 B=0.01TB=0.01T，线圈的转速，线圈的转速n=50r/sn=50r/s，求：电动势，求：电动势的最大值及对应的线圈位置。的最大值及对应的线圈位置。0.0628V 0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。线圈平面与磁场方向平行。2.2.如图所示：匝数为如图所示：匝数为NN、面积、面积为为S S的矩形线圈在匀强磁场的矩形线圈在匀强磁场B B中中匀速转动，角速度为匀速转动，角速度为，求线，求线圈从图示位置转过圈从图示位置转过180180度时间度时间内的平均感应电动势。内的平均感应电动势。.E平均=S2N B/交流发电机简介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