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1、教 学 目 标（一）知识与技能1使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。2掌握交变电流的变化规律及表示方法。3理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。第1页/共26页1、直直流电流电流流(DC)方向不随时间变化的电流方向不随时间变化的电流2、交交变电变电流流(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一、交变电流的概念一、交变电流的概念交变电流可以变成直流！交变电流可以变成直流！交变电流是如何产生的呢？交变电流是如何产生的呢？第2页/共26页交流发电机模型二、交变电流的产生二、交变电流的产生第3页/共26页第4页/共26页1 1、线圈在匀强磁
2、场中绕垂直于磁、线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动场的轴匀速转动二、交变电流的产生二、交变电流的产生第5页/共26页2 2、过程分析、过程分析（1 1）在线圈转动的过程中，那些边会产生感应电动势？）在线圈转动的过程中，那些边会产生感应电动势？）在线圈转动的过程中，那些边会产生感应电动势？）在线圈转动的过程中，那些边会产生感应电动势？ab边边 cd边边第6页/共26页（2 2）在线圈由甲转到乙的过程中，）在线圈由甲转到乙的过程中，）在线圈由甲转到乙的过程中，）在线圈由甲转到乙的过程中，ABAB边中电流向哪个边中电流向哪个边中电流向哪个边中电流向哪个方向流动？方向流动？方向流动？方向流动？丙
3、转到丁呢？丙转到丁呢？丙转到丁呢？丙转到丁呢？（3 3）线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？）线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？）线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？）线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？线圈转到什么位置，电流最大？线圈转到什么位置，电流最大？线圈转到什么位置，电流最大？线圈转到什么位置，电流最大？由由ab由由ba第7页/共26页BS最大最大E=0=0I=0=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零2 2、过程分析、过程分析(V/B)第8页/
4、共26页BS=0=0E E最大最大I I最大最大感应电流方向感应电流方向a到到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(VB)第9页/共26页线圈转动一周，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(b)a(b)c(d)c(d)O O第10页/共26页小结：小结：1.中性面中性面：垂直磁场方向的平面垂直磁场方向的平面（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=BS，但但/t=0最最小小，（ab和和cd边边都都不不切切割磁感线），线圈中的感应割
5、磁感线），线圈中的感应电动势为零电动势为零（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性面面，电电流流方方向向改改变变两两次次2.线线圈圈平平行行与与磁磁感感线线时时，=0,/t最最大大，感感应应电动势最大电动势最大。第11页/共26页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通过通过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第12页/共26页eoEmT
6、/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt tabcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB四、交流电的图像四、交流电的图像 第13页/共26页四、交流电的图像四、交流电的图像 et0Em-Emit0Im-Im第14页/共26页(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五、交变电流的种类五、交变电流的种类第15页/共26页 、交流电的产生：矩形线圈在匀、交流电的产生：矩
7、形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速旋强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速旋转时，线圈中就产生转时，线圈中就产生 、交变电流：、交变电流：和和 都随时间做都随时间做 的电流叫的电流叫做交变电流电压和电流随时间按做交变电流电压和电流随时间按变化的交流电叫正弦交流电变化的交流电叫正弦交流电 大小大小方向方向正弦规律正弦规律正弦交流电正弦交流电周期性变化周期性变化课堂练习课堂练习第16页/共26页 、当线圈平面垂直于磁感线时，、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，这样的位置叫做有感应电流，这样的位置叫做线圈平面每经过中性面一次，感应
8、线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，感应电流方向改变一周，感应电流方向改变中性面中性面两次两次第17页/共26页、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，线圈中的感应电动势的峰值是，线圈中的感应电动势的峰值是Em，那么，那么在任一时刻在任一时刻t感应电动势的瞬时感应电动势的瞬时值值e为为若电路总电阻为若电路总电阻为，则感应，则感应电流的瞬时值电流的瞬时值为为 e0Em-Emte=Emsinsinti=(Em/R)sint第18页/共26页5、一矩形线圈、一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线绕垂直于匀强磁场并
9、位于线圈平面的固定轴转动圈平面的固定轴转动,线圈中的感应电动势线圈中的感应电动势e随时随时间间t的变化如图所示的变化如图所示,下面说法中正确的是下面说法中正确的是A.t1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.t2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大C.t3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大D.每当每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值最小对值最小et0t1t2t3t4Em-EmC第19页/共26页1 1、知道交变电流知道交变电流定义定义（ACAC）：）：大小和方向都随时间作周期性变化大小和方
10、向都随时间作周期性变化的电流。方向不随时间变化的电流为的电流。方向不随时间变化的电流为直流电直流电（DCDC）。）。辨析电流图辨析电流图。3 3、推导和理解交变电流的推导和理解交变电流的变化规律变化规律：（重难点）（重难点）（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，感应电流的方向改变，感应电流的方向改变两次两次。最大最大，/t=0最小，感应电动势最小最小，感应电动势最小E=0（2）大小）大小变化规律变化规律-按按正弦规律正弦规律变化：（能画出瞬时线速度分变化：（能画出瞬时线速
11、度分解图）解图）e=Emsint Em=NBS叫电动势的最大值（峰值）叫电动势的最大值（峰值）i=Imsint Im=Em/R+r 叫电流的最大值（峰值）叫电流的最大值（峰值）u=Umsint Um=ImR 叫电压的最大值（峰值）叫电压的最大值（峰值）5.1交变电流交变电流 小结小结2 2、理解交变电流产生的理解交变电流产生的过程过程：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动产生正弦式交变电流。能画出四幅过程图。轴匀速转动产生正弦式交变电流。能画出四幅过程图。垂直磁场方向的平面叫做中性面。（重点）（重点）电流通过电流通过R时：时：第20页/共26页1在如图所示的几
12、种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是 ，属于正弦交变电流的是 。tiABCDA B DA 三.课堂检测及练习第21页/共26页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()：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。答案：D第22页/共26页3.3.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
13、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。4.4.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/第23页/共26页练习 5.5.一台
14、发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为E Emm=400V=400V，线圈匀速转动的角速度为，线圈匀速转动的角速度为，线圈匀速转动的角速度为，线圈匀速转动的角速度为=314rad/s=314rad/s，试写出电动，试写出电动，试写出电动，试写出电动势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总势瞬时值的表达式。
15、如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为电阻为电阻为电阻为20002000，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表达式。达式。达式。达式。e=Ee=EmmsinsinWWWWt=400sin314tt=400sin314t解：解：解：解：电动势瞬时值的表达式为：电动势瞬时值的表达式为：电动势瞬时值的表达式为：电动势瞬时值的表达式为：电流峰值为：电流峰值为：电流峰值为：电流峰值为：I Imm=E=Emm/R=4002000=0.2A/R=4002000=0.
16、2A电流瞬时值的表达式为：电流瞬时值的表达式为：电流瞬时值的表达式为：电流瞬时值的表达式为：i=i=I ImmsinsinWWWWt=2sin314tt=2sin314t第24页/共26页 6、一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311V，线圈在磁场中转动的角速度100rad/s。（1）写出感应电动势的瞬时值表达式。（2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的 总电阻为100，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在t=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？（3）线圈从中性面转过180度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？（4）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？答案（1）e=311Sin100t （2）I=3.11Sin（100*1/120）=3.11*1/2=1.55（A）（3）E m=311V E=N/t=2NBS/198V（4）/t=311/N（Wb/s）第25页/共26页谢谢大家观赏！第26页/共26页