第一節(jié)

交變電流

一、交變電流交變電流：方向隨時(shí)間做周期性變化的電流簡(jiǎn)稱交流如：家庭電路中的電流直流電流：方向不隨時(shí)間變化的電流恒定電流：大小和方向不隨時(shí)間變化的電流二、交變電流的產(chǎn)生手搖發(fā)電機(jī)

教學(xué)用手搖發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流，大小和方向都在不斷地變化，是一種交變電流交變電流是如何產(chǎn)生的呢？交變電流產(chǎn)生示意圖：（課本51頁(yè)）ABCD——線圈（切割磁感線）K、L——圓環(huán)E、F——電刷｝使線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保持與外電路的連接假如線圈沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，分析下面幾個(gè)問題1、在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，AB邊中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？由B→A2、在線圈由乙轉(zhuǎn)到丙的過程中，AB邊中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？由B→A3、在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，AB邊中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？由A→B4、當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中沒有電流？轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中電流最大？什么位置電流方向改變？甲、丙位置時(shí)線圈中沒有電流且電流方向改變；乙、丁位置時(shí)線圈中電流最大！中性面--與磁感線垂直的平面（φ最大）①線圈經(jīng)過中性面時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，感應(yīng)電流為零，線圈呈電中性——中性面。③當(dāng)線圈平面與中性面垂直時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，感應(yīng)電流最大。②線圈每經(jīng)過中性面一次，交流電方向改變一次，線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周（交流電的一個(gè)周期），兩次經(jīng)過中性面，交流電的方向改變兩次。位置中性面位置（呈電中性）與中性面垂直的位置圖示進(jìn)一步比較：兩個(gè)特殊位置

一個(gè)周期，兩次經(jīng)過中性面，交流電的方向改變兩次。5、大致畫出通過電流表的電流隨時(shí)間變化的曲線，在坐標(biāo)上標(biāo)出線圈到達(dá)甲、乙、丙、丁幾個(gè)位置時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。三、交變電流的變化規(guī)律理論推導(dǎo)

設(shè)單匝線圈平面從中性面繞中軸線開始轉(zhuǎn)動(dòng)，如右圖所示，角速度是ω，ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1，ad邊長(zhǎng)L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，經(jīng)過時(shí)間t時(shí)線圈上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?經(jīng)過時(shí)間t，線圈轉(zhuǎn)過的角度是ωt，ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于ωt，三、交變電流的變化規(guī)律理論推導(dǎo)（從中性面開始計(jì)時(shí)）

cd邊中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)跟ab邊中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相同，又是串聯(lián)在一起，此時(shí)整個(gè)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?思考：若線圈N匝e=?，若不是繞中軸線轉(zhuǎn)動(dòng)呢？NSSNeto+產(chǎn)生交流電的圖像（從中性面開始計(jì)時(shí)）NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+SSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+NSSNeto+思考：1、φ=？2、若從與中性面垂直的面開始計(jì)時(shí)e=？感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律（從中性面開始計(jì)時(shí)）e=Emsinωte——電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值Em——它達(dá)到的峰值Em=NBSω

ω——發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度四、正弦式交變電流正弦交變電流

按正弦規(guī)律變化的交變電流叫做正弦交變電流。簡(jiǎn)稱正弦式電流。它是一種最簡(jiǎn)單、最基本的交變電流。我國(guó)家庭電路中的交變電流就是正弦交變電流正弦交變電流的產(chǎn)生條件是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),與線圈的形狀、軸的位置無關(guān).舉例圓形的線圈

發(fā)電機(jī)連接負(fù)載時(shí)，通過電路中的電流也是按照正弦規(guī)律變化的，它也可以用三角函數(shù)式表達(dá)：i=Imsinωti——電流的瞬時(shí)值Im——它能達(dá)到的峰值Im=Em/R總

當(dāng)交變電流通過電阻R時(shí)，根據(jù)歐姆定律，電阻兩端的電壓跟通過電阻的電流成正比，所以電壓也按正弦規(guī)律變化，其表達(dá)式是：u=Umsinωtu——電壓的瞬時(shí)值Um——它達(dá)到的峰值Um=ImR除此，工程技術(shù)中經(jīng)常采用的交變電流還有另外的幾種，如：家庭電路中的正弦交變電流示波器中的鋸齒波形掃描電壓除此，工程技術(shù)中經(jīng)常采用的交變電流還有另外的幾種，如：電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖激光通信用的尖脈沖例：一臺(tái)發(fā)電機(jī)在產(chǎn)生正弦式電流。如果發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的峰值為Em=400V，線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω=314rad/s，試寫出電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式。如果這個(gè)發(fā)電機(jī)的外電路只有電阻元件，總電阻為2000Ω，電路中電流的峰值是多少？寫出電流瞬時(shí)值的表達(dá)式。e=EmsinWte=400sin314tIm=Em/RIm=0.2Ai=ImsinWti=0.2sin314t1、矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞著垂直磁感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈垂直中性面時(shí)，下列說法中正確的是（）Ａ、穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大．Ｂ、穿過線圈的磁通量等于零，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大．Ｃ、穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零．Ｄ、穿過線圈的磁通量等于零，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零．B鞏固與練習(xí)2、矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖所示，則下列說法正確的是（）DA.t1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零B.t2時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對(duì)值為最大C.t3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大D.每當(dāng)e的方向變化時(shí)，通過線圈的磁通量絕對(duì)值都為最大3、如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=0.1T，所用矩形線圈的匝數(shù)N=100，邊長(zhǎng)ab=0.2m，bc=0.5m，以角速度ω=100πrad／s繞OO’軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．當(dāng)線圈平面通過中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，試求：

(1)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式．

(2)由t=0至t=過程中的平均電動(dòng)勢(shì)值．e＝314sin100πtE＝200V4、一矩形線圈，面積是0.05m2,共100匝，線圈電阻為2Ω，外接電阻為R=8Ω，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1/πT的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以300r/min的轉(zhuǎn)速繞垂直于磁感線