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三、交变电流-(2)VIP免费

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第五章交变电流观察思考——什么是交流电操作:匀速转动手柄,线圈在磁场中匀速转动现象:小灯泡发光,但亮度有变化问题:小灯泡发光亮度有变化说明什么?结论:小灯泡中电流大小有变化在示波器上观察不同电压的图形1、直流电流(DC)2、交变电流(AC)一、交变电流的概念方向不随时间变化的电流称为直流电。电池供给的电流,大小和方向都不随时间变化,所以属于直流.家庭电路中的电流,大小和方向都随时间做周期性变化,这样的电流叫做交变电流。交流发电机模型的原理简图交变电流产生示意图:假定线圈沿逆时针方向匀速转动,如图甲至乙。考虑下面几个问题。1、图中,在线圈由甲转到乙的过程中,AB边中电流向哪个方向流动?2、在线圈由丙转到丁的过程中,AB边中电流向哪个方向动?3、当线圈转到什么位置时线圈中没有电流,转到什么位置时线圈中电流最大?4、大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线,从E经过负载流向F的电流记为正,反之为负。在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。B⊥SΦ最大E=0I=0中性面垂直磁场方向的平面叫做中性面。线圈经过中性面时,Φ最大,但线圈中的电动势为零(V//B)A(B)D(C)过程分析将立体图转化为平面图t=0BS∥Φ=0E最大I最大感应电流方向B到A线圈与磁场平行时,Φ最小,但线圈中的电动势最大(VB)⊥A(B)D(C)t最大D(C)A(B)BBS⊥Φ最大E=0I=0中性面BS∥Φ=0E、I最大感应电流方向C到DV//BVB⊥D(C)A(B)B线圈平面与磁感线垂直的位置(1)线圈经过中性面时,穿过线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为零,线圈中的电动势为零(3)线圈经过中性面时,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)线圈经过垂直中性面时,穿过线圈的磁通量为零,但磁通量的变化率最大,线圈中的电动势为最大。中性面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线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面(1)线圈经过中性面时,穿过线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为零,线圈中的电动势为零(2)线圈经过中性面时,电流将改变方向,线圈转动一周,两次经过中性面,电流方向改变两次中性面三、交变电流的变化规律则有tEemsine为电动势在时刻t的瞬时值,Em为电动势的最大值(峰值).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,ab和cd为L1,bc和ad为L2)tLLNBesin21NBSLNBLEm21令tvNBLesin2122Lvθv⊥1.(1)电动势按正弦规律变化tEemsin(2)电流按正弦规律变化tIimsin(3)电路上的电压按正弦规律变化tUumsin电流通过R时:tIimsin.RIUiRumm,三、交变电流的变化规律☆成立条件:转轴垂直匀强磁场,经中性面时开始计时2.峰值表达式Em=NBSω=NΦmωIm=EmR+rUm=ImR1.(1)电动势按正弦规律变化tEemsin(2)电流按正弦规律变化tIimsin(3)电路上的电压按正弦规律变化tUumsin三、交变电流的变化规律理解注意:1.在上式中,e、u、i叫交流电瞬时值;Em、Um、Im叫交流电最大值.2.当t=0时刻,线圈与磁场垂直(中性面),产生正弦交流电;若t=0时刻,线圈平行与磁场,产生余弦交流电3.峰值与开始计时的位置及线圈转动的时间无关,与线圈形状无关,与转轴的位置无关.例1、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100πrad/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100Ω,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?解析(1)e=311Sin100πt(2)I=e/R=(311Sin(100π*1/120))/R=3.11*1/2=1.55(A)eoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωttabcdKLABabcdKLABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB四、交流电的...

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