1、一、交變電流1.;2021-03-28234穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，產(chǎn)穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，而磁通量變化的方式不同，產(chǎn)生感應(yīng)電流，而磁通量變化的方式不同，產(chǎn)生的感應(yīng)電流也不同，感應(yīng)電流可以是恒定生的感應(yīng)電流也不同，感應(yīng)電流可以是恒定的，可以是變化的，可以是周期性變化的，的，可以是變化的，可以是周期性變化的，本節(jié)我們將研究一種十分重要的周期性變化本節(jié)我們將研究一種十分重要的周期性變化的電流的電流正弦式交變電流正弦式交變電流 5直流電:電流方向不隨時(shí)間而改變6一、交變電流的產(chǎn)生一、交變電流的產(chǎn)生按下圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示按下圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示78 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)線圈

2、時(shí)，電流計(jì)指針在左右實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)線圈時(shí)，電流計(jì)指針在左右搖動(dòng)，線圈每轉(zhuǎn)一周，指針左右擺動(dòng)一次搖動(dòng)，線圈每轉(zhuǎn)一周，指針左右擺動(dòng)一次1 1交變電流：大小和方向都隨時(shí)間作周期變化交變電流：大小和方向都隨時(shí)間作周期變化的電流，叫做的電流，叫做交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流交流 2 2閉合的線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸閉合的線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生交流，但這不是產(chǎn)生交流的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生交流，但這不是產(chǎn)生交流的惟一方式惟一方式9 設(shè)正方形線圈的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中繞垂直于磁場(chǎng)的對(duì)稱(chēng)軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，ab和cd邊垂直于紙面，轉(zhuǎn)軸為O1 1、線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，

3、電流方向改變多少次？、線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電流方向改變多少次？2 2、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)磁通量最大？這時(shí)、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)磁通量最大？這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是最大還是最?。扛袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)是最大還是最?。? 3、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)磁通量最小？這時(shí)、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)磁通量最?。窟@時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是最大還是最?。扛袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)是最大還是最?。靠磩?dòng)畫(huà)回答問(wèn)題：看動(dòng)畫(huà)回答問(wèn)題：10 為了能更方便地說(shuō)明問(wèn)題，我們將立體圖轉(zhuǎn)化為了能更方便地說(shuō)明問(wèn)題，我們將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖來(lái)分析為平面圖來(lái)分析.11BS，最大，各邊不切割磁感應(yīng)線，無(wú)感應(yīng)電流中性面(甲甲) BSBS， 最大，各邊不切割磁感應(yīng)線，無(wú)感應(yīng)電流最大，各邊不切割磁感應(yīng)線，

4、無(wú)感應(yīng)電流中性面中性面E=0 , I=0E=0 , I=0，有最大值有最大值12BS，=0，a（b）d（c）垂直切割，感應(yīng)電流最大BS，=0，a（b）d（c）垂直切割，）垂直切割， E最大最大,感應(yīng)電流最大感應(yīng)電流最大,電流電流方向方向a b(乙乙)13BS，最大，各邊不切割磁感應(yīng)線，無(wú)感應(yīng)電流中性面BSBS， 最大，各邊不切割磁感應(yīng)線，無(wú)感應(yīng)電流最大，各邊不切割磁感應(yīng)線，無(wú)感應(yīng)電流中性面中性面(丙丙)E=0 , I=0，有最大值有最大值14BS，=0，垂直切割，感應(yīng)電流最大BS，=0，垂直切割，垂直切割， E最大最大,感應(yīng)電流最大感應(yīng)電流最大,電流電流方向方向ba15特點(diǎn)：特點(diǎn)：a. a.

5、磁通量磁通量為為0 0 b. E b. E最大，磁通量的變化率最大，磁通量的變化率/ / t t最大最大 返回（1 1）（）（甲甲）（丙）中性面（線圈與磁感線垂直的平面）（丙）中性面（線圈與磁感線垂直的平面）（2 2）（乙）（?。┮遥ǘ。┳畲笾得妫ň€圈垂直中性面）最大值面（線圈垂直中性面）a. a. 磁通量磁通量最大最大b. Eb. E0 0，磁通量的變化率，磁通量的變化率/ / t t為零為零c. c. 當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至中性面時(shí)，電流方向發(fā)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至中性面時(shí)，電流方向發(fā) 生改變生改變d. d. 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周電流方向改變兩次線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周電流方向改變兩次16以線圈經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，在時(shí)刻t線圈中的

6、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（ab和cd邊切割磁感線 ）tBLvesin221vtLBesin2所以2LBEm令則有 tEemsine為電動(dòng)勢(shì)在時(shí)刻t的瞬時(shí)值，Em為電動(dòng)勢(shì)的最大值=B S二、交變電流的變化規(guī)律二、交變電流的變化規(guī)律Em NBS17 設(shè)線圈平面從中性面開(kāi)設(shè)線圈平面從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是經(jīng)經(jīng)過(guò)時(shí)間過(guò)時(shí)間t t，線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角，線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度是度是tt，cdcd邊的線速度邊的線速度v v的方向跟磁感線方向間的的方向跟磁感線方向間的夾角也等于夾角也等于ttabab、cdcd寬寬L L1 1，adad、bcbc長(zhǎng)長(zhǎng)L L2 2 ，磁磁感應(yīng)強(qiáng)度是感應(yīng)強(qiáng)度是B.B.cdcd邊中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

7、就是邊中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就是ab ab 邊中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)跟邊中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)跟cdcd邊中的大小相同，邊中的大小相同，而且兩邊又是串聯(lián)的而且兩邊又是串聯(lián)的所以，這一瞬間整個(gè)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)所以，這一瞬間整個(gè)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) t BL1L2tL2BL1BL1V ecd sin21sin218 成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) （1）電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化tEemsin（2）電流按正弦規(guī)律變化 tIimsin（3）電路上的電壓按正弦規(guī)律變化 tUumsin 電流通過(guò)R時(shí)： tIimsin.RIUiRumm，192 2、交變電流的變化規(guī)律、交變電流的變化規(guī)律e=nBssint=Emsint(從中性

8、面開(kāi)始計(jì)時(shí)從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí))e=nBscost=Emcost(從從BS開(kāi)始計(jì)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí))i=(nBs/R)sint=Imsint(從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí))i=(nBs/R)cost=Imcost(從從從從BS開(kāi)始計(jì)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí))u=Umsint(從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí))u=Umcost(從從從從BS開(kāi)始計(jì)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí))(1)(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì): :(2)感應(yīng)電流感應(yīng)電流:(3)外電路電阻兩端的電壓外電路電阻兩端的電壓:20 1.建立交流電的瞬時(shí)方程必須首先確定建立交流電的瞬時(shí)方程必須首先確定Em、，同時(shí)注意起始位置（是從中性面開(kāi)始是正弦曲同時(shí)注意起始位置（是從中性面開(kāi)始

9、是正弦曲線，線，e=Emsint;從垂直中性面開(kāi)始是余弦曲線，從垂直中性面開(kāi)始是余弦曲線，e=Emcost）.2.由由Em=N2BL1v=NBL1L2=NBS=Nm可可知，峰值知，峰值Em與線圈的面積有關(guān)。而與垂直于磁與線圈的面積有關(guān)。而與垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置無(wú)關(guān)，與線圈的形狀也場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置無(wú)關(guān)，與線圈的形狀也無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。3.轉(zhuǎn)速對(duì)交變電流的影響：由轉(zhuǎn)速對(duì)交變電流的影響：由e=NBSsint可可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，角速度也增大，使得感應(yīng)知，當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，角速度也增大，使得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨之增大，同時(shí)交變電流的變化也加快。電動(dòng)勢(shì)隨之增大，同時(shí)交變電流的變化也加快。21交流電的圖像 ab

10、cdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB223 3、交變電流的種類(lèi)、交變電流的種類(lèi)(1)(1)正弦交流電正弦交流電(2)(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓示波器中的鋸齒波掃描電壓(3)(3)電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖(4)(4)激光通信中的尖脈沖激光通信中的尖脈沖23完整地看交流電產(chǎn)生24交流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的基本組成發(fā)電機(jī)的基本組成?發(fā)電機(jī)的基本種類(lèi)發(fā)電機(jī)的基本種類(lèi)?25交流發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介2627 （1）發(fā)電機(jī)的基本組成：）發(fā)電機(jī)的基本組成： 用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈（叫電樞）用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈（叫電樞） 用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極用來(lái)產(chǎn)生

11、磁場(chǎng)的磁極 （2）發(fā)電機(jī)的基本種類(lèi)）發(fā)電機(jī)的基本種類(lèi) 旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)（電樞動(dòng)磁極不動(dòng)）旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)（電樞動(dòng)磁極不動(dòng)） 旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)（磁極動(dòng)電樞不動(dòng)）旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)（磁極動(dòng)電樞不動(dòng)）無(wú)論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫無(wú)論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分叫，不動(dòng)的部分叫定子定子28總結(jié)：總結(jié)： 1.交變電流交變電流：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流。：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流。 2.交變電流的變化規(guī)律：交變電流的變化規(guī)律： 方向變化規(guī)律方向變化規(guī)律-線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電 流的方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，流的方向就改變一

12、次；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變兩次。感應(yīng)電流的方向改變兩次。 大小變化規(guī)律大小變化規(guī)律-按正弦規(guī)律變化：按正弦規(guī)律變化： e=Emsint Em=NBS叫電動(dòng)勢(shì)的最大值叫電動(dòng)勢(shì)的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫電流的最大值叫電流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫電壓的最大值叫電壓的最大值 291 1在如圖所示的幾種電流隨時(shí)間變化的圖線中，屬在如圖所示的幾種電流隨時(shí)間變化的圖線中，屬于交變電流的是于交變電流的是 ，屬于正弦交變電流的，屬于正弦交變電流的是是 。tiABCDA B DA302 2 一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈

13、平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，下面說(shuō)法中正確的是：規(guī)律如圖所示，下面說(shuō)法中正確的是：A.A. t t1 1時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零；時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零；B.B. t t2 2時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大；時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大；C.C. t t3 3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大；時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大；D.D. 每當(dāng)每當(dāng)e e變換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值都變換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值都為最大。為最大。 答案：答案： D313. 交流發(fā)電機(jī)工作時(shí)的電動(dòng)勢(shì)的變

14、化規(guī)律為 e=EmSint，如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n提高一倍，其它條件不變，則電動(dòng) 勢(shì)的變化規(guī)律將變化為：A。e=EmSin2t B. e=2EmSin2t C. e=2EmSin4t D. e=2EmSint 答案B32、線圈從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是，、線圈從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值是線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值是E Em m，那么在，那么在任 一 時(shí) 刻任 一 時(shí) 刻 t t 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) 的 瞬 時(shí) 值感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) 的 瞬 時(shí) 值 e e 為為 若線圈電阻為，則感應(yīng)電流的瞬時(shí)若線圈電阻為，則感應(yīng)電流的瞬時(shí)值為值為0Em -Em t335.影響產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小

15、的因素可能是影響產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素可能是（ ）A.線圈的面積線圈的面積 B.線圈的轉(zhuǎn)速線圈的轉(zhuǎn)速C.磁場(chǎng)強(qiáng)弱磁場(chǎng)強(qiáng)弱 D.線圈電阻線圈電阻ABC34 6. 6. 一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為大值為311V311V，線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是，線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是100rad/s100rad/s。 （1 1）寫(xiě)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。）寫(xiě)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。 （2 2）若該發(fā)電機(jī)只與含電阻的負(fù)載組成閉合電路，電路的）若該發(fā)電機(jī)只與含電阻的負(fù)載組成閉合電路，電路的總電阻為總電阻為100100，試寫(xiě)出通過(guò)負(fù)

16、載的電流強(qiáng)度的瞬時(shí)表達(dá)式、，試寫(xiě)出通過(guò)負(fù)載的電流強(qiáng)度的瞬時(shí)表達(dá)式、在在t=1/120st=1/120s時(shí)電流強(qiáng)度的瞬時(shí)值為多少？時(shí)電流強(qiáng)度的瞬時(shí)值為多少？（3 3）線圈從中性面轉(zhuǎn)過(guò)）線圈從中性面轉(zhuǎn)過(guò)180180度的過(guò)程中，電動(dòng)勢(shì)的最大值、度的過(guò)程中，電動(dòng)勢(shì)的最大值、 平均值分別是多少？平均值分別是多少？（4 4）轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量的變化率最大值是多少？）轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量的變化率最大值是多少？答案答案（1 1）e=311Sin100t(V)e=311Sin100t(V) （2 2）I=3.11SinI=3.11Sin（1001001/1201/120）=3.11=3.111/2=1.551/2=1

17、.55（A A）（3 3）E E m m=311V E=N/t=2NBS/198V=311V E=N/t=2NBS/198V（4 4）/t=311/N/t=311/N（Wb/sWb/s）35 7、手搖發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小燈泡為何一閃一閃的呢？、手搖發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小燈泡為何一閃一閃的呢？ 分析：分析：（1）燈泡發(fā)光需要一定的電壓，只有大于該值燈泡發(fā)光需要一定的電壓，只有大于該值時(shí)，才能使燈泡發(fā)光。時(shí)，才能使燈泡發(fā)光。（2）如圖所示，當(dāng)）如圖所示，當(dāng)T1tT2時(shí)間時(shí)間內(nèi)，小燈泡亮了，當(dāng)內(nèi)，小燈泡亮了，當(dāng)T2tT3時(shí)間時(shí)間內(nèi)，小燈泡變暗了，在內(nèi)，小燈泡變暗了，在T3tT4時(shí)時(shí)間內(nèi)小燈泡又亮了。間內(nèi)小燈泡

18、又亮了。368.8.放置在水平面上彼此平行的導(dǎo)軌與電阻放置在水平面上彼此平行的導(dǎo)軌與電阻R R相連，如圖相連，如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B，與導(dǎo)軌平面垂，與導(dǎo)軌平面垂直一根長(zhǎng)度為直一根長(zhǎng)度為ll ( (等于平行導(dǎo)軌間距等于平行導(dǎo)軌間距) )的金屬棒電阻為的金屬棒電阻為r r，放置在導(dǎo)軌上，當(dāng)金屬棒在放置在導(dǎo)軌上，當(dāng)金屬棒在AAAA和和BBBB之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度隨時(shí)間的變化規(guī)律是動(dòng)時(shí)，速度隨時(shí)間的變化規(guī)律是v=vv=v0 0coscost t試求：試求： (1)(1)通過(guò)電阻通過(guò)電阻R R的電流和它兩端的電壓的電流和它兩端的電壓 (2)(2)

19、說(shuō)明通過(guò)說(shuō)明通過(guò)R R的電流在什么時(shí)刻改變方向的電流在什么時(shí)刻改變方向? ?在什么在什么時(shí)刻變化率最大時(shí)刻變化率最大? ?37思路分析：本題考查做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體切割磁感線思路分析：本題考查做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體切割磁感線產(chǎn)生的交流電產(chǎn)生的交流電 既然是切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)既然是切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)E EB Blv lv即可求得即可求得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，要注意感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，要注意v v應(yīng)代入瞬時(shí)值求得瞬時(shí)感應(yīng)電應(yīng)代入瞬時(shí)值求得瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體棒速度為零時(shí)，瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)為零，就在此動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體棒速度為零時(shí)，瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)為零，就在此時(shí)改變速度方向，也同時(shí)改變電流方向時(shí)改變速度方向，也同時(shí)改變電流方向解析解析:(1):(1)因?yàn)閷?dǎo)體棒做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)