51交变电流.ppt
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1、公里旁,旷野上,坚实的钢架托着、吊着粗大的金属线,仿佛由天际而来,向天际而去,这些由发电厂、变电站而来的输电线,将电能输送到乡村、工厂,输送到千家万户。电,每时每刻都在为人类做着巨大贡献。 来自发电厂的电有什么特征?我们怎样才能更好的利用它?这节课我们就来学习与此相关的内容。,第一节 交变电流,1、交变电流:,大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流,简称交流(AC)。,2、直流电:,方向不随时间变化的电流叫做直流电,简称直流(DC)。,电流的分类,恒定电流:大小和方向都不随 时间变化的电流,1.交变电流,交变电流(AC),交变电流在生产生活中有广泛应用,转子,定子,(2),(1),(
2、3),(4),(5),(1)(2)(5),观察下列几个电流与时间的图象,判断哪些是交变电流?,2.交变电流的产生,二、交变电流的产生(交流发电机),1、发电机的基本构造,为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流?,交变电流(交流电)的产生,线圈在磁场中运动产生交变电流,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.,甲,乙,丁,丙,戊,(甲),没有边切割磁感应线,中性面:线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面。 BS, 最大, E=0 , I=0,线圈经过中性面时, 最大,但线圈中的电动势为零,(乙),a(b)、d(c)边垂直切割磁感线,BS,=0,E最大,I最大 感应
3、电流方向b到a,线圈与磁场平行时, 最小,但线圈中的电动势最大,(丙),BS, 最大, E=0 , I=0,又见中性面,BS,=0,E最大,I最大, 感应电流方向a到b,丁,BS,=0,E最大,I最大, 感应电流方向a到b,戊,那么整个连续的过程是怎么样的呢?,0,最大,0,反向最大,0,动画:交流发电机的工作原理,假定从E经过负载流向F的电流为正,反之为负,在坐标上标出线圈达到甲、乙、丙、丁四个位置对应的时刻和电流。,交流电的图像,真的是这样吗?,图象,中性面在垂直于磁场位置。 线圈通过中性面时,穿过线圈的磁通量最大。 线圈平面通过中性面时感应电动势为零。 线圈平面每转过中性面时,线圈中感应
4、电流方向改变一次,转动一周线圈两次通过中性面,故一周里线圈中电流方向改变两次。,注意,设正方形线圈的边长为L,在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动,ab和cd边垂直于纸面,转轴为O,1、线圈转动一周,多少次经过中性面? 电流方向改变多少次?,2、线圈转到什么位置时磁通量最大? 这时感应电动势是最大还是最小?,3、线圈转到什么位置时磁通量最小? 这时感应电动势是最大还是最小?,思考与讨论,a(b),c(d),O,1.中性面:垂直磁场方向的平面 (1)线圈经过中性面时,穿过线圈的磁通量最大=BS,但/t =0 最小,( ab和cd边都不切割磁感线),线圈中的感应电动势为零 (2)线圈
5、经过中性面时,电流将改变方向,线圈转动一周,两次经过中性面,电流方向改变两次 2.线圈平行与磁感线时,=0,/t最大,感应电动势最大。,3.交变电流的变化规律,设线圈平面从中性面开始转动,角速度是经过时间t,AB、CD宽L1,AD、BC长L2 ,磁感应强度是B.,中性面,线圈与中性面的夹角是多少?,AB边的速度多大?,AB边速度方向与磁场方向夹角是多大?,AB边中的感应电动势多大?,线圈中的感应电动势多大?,三交变电流的变化规律 以线圈经过中性面开始计时,在时刻t线圈中的感应电动势(AB和CD边切割磁感线 ),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),若为N匝
6、线圈,(1)电动势按正弦规律变化 成立条件:转轴垂直匀强磁场,经中性面时开始计时 (2)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:,交变电流的变化规律,(1)感应电动势: e=nBssint=Emsint (从中性面开始计时) (2)感应电流: i=(nBs/R)sint=Imsint (从中性面开始计时) (3)外电路电阻两端的电压: u=Umsint (从中性面开始计时),开始计时(t=0),线圈位置(初相位)不同,出现正弦与余弦的表达式,Em= nBS,Em= nBS,(从中性面开始计时),(从垂直中性面开始计时),交变电流的种类,(1)正弦交流电 (2)示
7、波器中的锯齿波扫描电压 (3)电子计算机中的矩形脉冲 (4)激光通信中的尖脉冲,家庭电路中的正弦交流电流,示波器中的锯齿波扫描电压,电子计算机中的矩形脉冲,激光通信中的尖脉冲,(2)大型发电机线圈中电流很大,为了不使大的电流通过电刷,实际发电机都是磁铁(电磁铁)旋转(为转子),而线圈是固定的(定子).,磁铁旋转式发电机模型,交流发电机简介,(1)发电机的基本组成: 用来产生感应电动势的线圈(叫电枢) 用来产生磁场的磁极 (2)发电机的基本种类 旋转电枢式发电机(电枢动磁极不动) 旋转磁极式发电机(磁极动电枢不动),无论哪种发电机,转动的部分叫转子,不动的部分叫定子。,1、交变电流:大小和方向都
8、随时间作周期性变化的电流.,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过程中产生正(余)弦式交流电,其变化规律: (1)方向变化规律线圈平面每经过中性面一次,感应电流的方向就改变一次;线圈转动一周,感应电流的方向改变两次。 (2)大小变化规律按正弦规律变化: e=Emsint Em=NBS 叫电动势的最大值 i=Imsint Im=Em/R 叫电流的最大值 u=Umsint Um=ImR 叫电压的最大值,瞬时值,(1)线圈与磁感线垂直时,感应电动势_,磁通量_。,是电流方向_的位置。,(2)当线圈与磁感线平行时:,感应电动势_,磁通量_。,(3)线圈连续匀速转动的过程中:,电流的大
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- 51 电流
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