人教版高二物理选修3-2交变电流

u=Umsinωt(从中性面开始计时) u=Umcosωt(从从B∥S开始计时)
注意：
1.建立交流电的瞬时方程必须首先确定Em、ω， 同时注意起始位置（是从中性面开始是正弦曲 线，e=Emsinωt;从垂直中性面开始是余弦曲线， e=Emcosωt）.
2.由Em=N·2BL1v=NBL1L2ω=NBSω=NΦmω可 知，峰值Em与线圈的面积有关。而与垂直于磁 场方向的转动轴的位置无关，与线圈的形状也 无关。
1．在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于 交变电流的是 A B D ，属于正弦交变电流的 是 A。
i
t
A
B
C
D
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：
Em ＝NBSω（多砸）
设线圈平面从中性面开 始转动，角速度是ω．经 过时间t，线圈转过的角 度是ωt，cd边的线速度v 的方向跟磁感线方向间的 夹角也等于ωt．ab、cd 宽L1，ad、bc长L2 ，磁 感应强度是B.
cd边中的感应电动势就是
e cd

BL1V⊥
BL1
L2sin 2
t

1 2
一、交变电流
穿过闭合电路的磁通量发生变化时，产 生感应电流，而磁通量变化的方式不同，产 生的感应电流也不同，感应电流可以是恒定 的，可以是变化的，可以是周期性变化的， 本节我们将研究一种十分重要的周期性变化 的电流——正弦式交变电流．
直流电:电流方向不随时间而改变
若电流大小、方向都不变则是以前所说过的 恒定电流（也属直流电）
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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 ）
e 2BLv sin t
v 1
2
所以 e BL2 sin t
令 Em BL2 =B ωS 则有 e Em sin t
e为电动势在时刻t的瞬时值， Em为电动势的最大值即峰值．
交流发电机简介
• （1）发电机的基本组成： • ①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢） • ②用来产生磁场的磁极 • （2）发电机的基本种类 • ①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动） • ②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
总结： 1.交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。
2.交变电流的变化规律： 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-按正弦规律变化：
e=Emsinωt i=Imsinωt u=Umsinωt
Em=NBSω叫电动势的最大值 Im=Em/R叫电流的最大值 Um=ImR叫电压的最大值
（1）（甲）（丙）中性面（线圈与磁感线垂直的平面
a. 磁通量Φ最大 b. E＝0，磁通量的变化率ΔΦ/Δt为零 c. 当线圈转至中性面时，电流方向发生改变 d. 线圈转动一周电流方向改变两次 （2）（乙）（丁）最大值面（线圈垂直中性面）
特点：a. 磁通量Φ为0 b. E最大，磁通量的变化率ΔΦ/Δt最大
BL1L2 sin t
ab 边中的感应电动势跟cd边中的大小相同，而且两边又是串联的
所以，这一瞬间整个线圈感应电动势
小结
（1）电动势按正弦规律变化 e Em sin t
• 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 i Im sin t
u （3）电路上的电压按正弦规律变化 Um sin t
若电流大小、方向都不变则是以前所说过的恒 定电流（也属直流电）
二、交变电流的产生
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，如图（P32页5.3-3）所
示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O．
1、线圈转动一周，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.转速对交变电流的影响：由e=NBSωsinωt可 知，当转速增大时，角速度也增大，使得感应 电动势随之增大，同时交变电流的变化也加快。
交流电的图像
3、交变电流的种类 (1)正弦交流电 (2)示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
交流发电机
发电机的基本组成? 发电机的基本种类?
(乙)
B∥S，φ=0， a（b）d（c）垂直切割， E最大,感应电流最大,电流
方向 b—> a
B⊥S，φ最大，各边不切割磁感应线，无感应电流——中性面
(丙) B⊥S，φ最大，各边不切割磁感应线，无感应电流— —中性面
E=0 , I=0，Φ有最大值
B∥S，φ=0，垂直切割，感应电流最大
B∥S，φ=0，垂直切割， E最大,感应电流最大,电流 方向a —>b
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？
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.
B⊥S，φ最大，各边不切割磁感应线，无感应电流—— 中性面
(甲)
B⊥S，φ最大，各边不切割磁感应线，无感应电流— —中性面 E=0 , I=0，Φ有最大值
B∥S，φ=0， a（b）d（c）垂直切割，感应电流最大
一、交变电流的产生
按下图所示进行实验演示
• 实验现象：缓慢转动线圈时，电流计指针在左右 摇动，线圈每转一周，指针左右摆动一次．
一、交变电流
1．交变电流：方向随时间作周期变化的电流，叫 做交变电流，简称交流 ．
注：可是大小和方向都周期性变；也可以是大 小不变，方向周期性变。
2．直流电:电流方向不随时间而改变
电流 i Im sin t 通过R时：
u iR，Um ImR.
2、交变电流的变化规律
(1)感应电动势:
e=nBsωsinωt=Emsinωt(从中性面开始计时) e=nBsωcosωt=Emcosωt(从B∥S开始计时) (2)感应电流: i=(nBsω/R)sinωt=Imsinωt(从中性面开始计时) i=(nBsω/R)cosωt=Imcosωt(从从B∥S开始计时) (3)外电路电阻两端的电压: