交变电流(全章总结)演示课件

2.线圈平行与磁感线时，φ=0,△φ/△t最大，感应电 动势最大。
三、交变电流的变化规律
设矩形线圈abcd在磁感应强度为 B的匀强磁场中从中性面开始绕
中心轴匀速转动，角速度是 ω． ab、cd宽L1，ad、bc长L2 ， 求时间t时线圈感应电动势的瞬时 值
cd边中的感应电动势就是
e cd
=
BL1V⊥ =
(甲)
没有边切割磁感应线
B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 中性面：垂直于磁场的平面
a（b）、d（c）边垂直
(乙)
切割磁感应线，
B∥S，φ=0，E最大，I最大， 感应电流方向b到a
(丙)
B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 中性面
B∥S，φ=0，E最大，I最大， 感应电流方向a到b
思考与讨论
性味：川贝母苦、甘、微寒；浙贝母苦、寒。 归经：入肺、心经。 功能：清热化痰，散结开郁。 主治及应用： 1．痰热咳嗽，合知母。川贝有甘凉润肺之性，故用
于肺虚之咳，痰少咽燥，与沙参、天冬、麦冬合用。 2．瘰疬、疮痈肿毒、乳痈、肺痈。以浙贝为佳 禁忌：反乌头。寒痰、湿痰不宜用。
苦杏仁
来源：为蔷薇科落叶乔木山杏之成熟种子。 性味；苦、微温，有小毒。 归经：入肺、大肠经。 功能：止咳平喘，润肠通便。 主治与应用： 1．风热咳嗽。配伍用桑叶、薄荷。 2．肺热咳嗽。合用桔梗、黄芩、芦根。 3．喘息多痰。风寒喘咳者合麻黄、甘草；风热咳喘者合
桑叶、菊花；燥热喘热者伍桑草。 4．津枯血少便秘。配火麻仁、桃仁、当归。 用量：3－10。 禁忌：肺虚咳喘者忌用。
百部
来源：百部科草本植物直立百部的块根。
性味：甘、苦、平。
归经：入肺经。
功能：润肺止咳，灭虱杀虫。

2．峰值 (1)由 e＝NBSωsin ωt 可知，电动势的峰值 Em＝NBSω. (2)交变电动势的最大值，由线圈匝数 N、磁感应强度 B、转动角速度 ω 及线圈 面积 S 决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，但转轴必须垂直于磁场， 因此如图 5-1-6 所示几种情况，若 N、B、S、ω 相同，则电动势的最大值相同．
交变电流
一、交变电流及其产生 1．交变电流 (1)交变电流：大小和方向都随时间做周周期期性性变化的电流，简称交流． (2)直流：方方向向 不随时间变化的电流．大小和方向都不随时间变化的电流称为恒 定电流．
2．交变电流的产生 (1)产生条件：在匀强磁场中，矩形线圈绕垂垂直直于磁场方向的轴匀速转动． (2)过程分析(如图 5-1-1 所示)：
图 5-1-1
(3)中性面：线圈在磁场中转动的过程中，线圈平面与磁场垂直 时所在的平面．
二、交变电流的变化规律
1．从两个特殊位置开始计时瞬时值的表达式
从中性面位置开始计时 从与中性面垂直的位置开始计时
磁通量 感应电动势
电压
Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt e＝Emsin ωt＝NBSωsin ωt u＝Umsin ωt＝RRN＋BSrωsin ωt
图 5-1-9
2．交变电流图象的应用 从图象中可以解读到以下信息： (1)交变电流的最大值 Im、Em、周期 T. (2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定 线圈位于中性面的时刻． (3)找出线圈平行于磁感线的时刻． (4)判断线圈中磁通量的变化情况． (5)分析判断 e、i、u 随时间的变化规律．
Φ＝Φmsin ωt＝BSsin ωt e＝Emcos ωt＝NBSωcos ωt u＝Umcos ωt＝RRN＋BSrωcos ωt

3 热电效应法
通过热电材料的热电效应可以产生电动势， 进而产生交变电流。热电材料的种类较多， 如铁素体材料等。
4 机械振荡法
通过机械振荡的运动引起导体的运动，从而 产生交变电动势。
测量方法
电磁式电流表法
电磁式电流表法是较为常见的电流测量方法， 它利用电流在电磁场中产生的力，测出电流的 大小。
电桥法
频率
交变电流的频率指单位时间内电流变化的次数， 通常以赫兹(Hz)为单位计量。
电压变化
交变电压与交变电流存在本质联系，通常情况 下交变电压与交变电流呈正弦波形变化。
特点
正弦波
正弦波是交变电流最常见的波形，也是电力系统中 最基本的波形。正弦波的频率不同，电流的性质对 系统的影响也不同。
可产生
交变电流可以通过变压器、电动机、发电机等电器 设备产生，其产生方法多样。
工业领域
家庭用电
在工业领域，交变电流广泛应用于电动机、电阻炉、 变压器、电弧焊接等方面。
在家庭用电中，交变电流用于供电、家电拍打等方 面。家庭用电的电压和功率较小。
城市建设
随着智能化技术的不断发展，交变电流在城市建设 中越来越广泛，如智能家居、公共交通、医疗设备
高科技领域
借助于交变电流的便携性和高效性能，交变电流在 航空航天、卫星制造等高科技领域得到了广泛应用。
电桥法是利用电桥的平衡条件，在测量对象和 标准电阻之间调整电桥参数，使电桥达到平衡 来测量电流。
电势式电流表法
电势式电流表法是根据欧姆定律，通过测量电 阻器两端的电压来测量电流大小。
霍尔电流传感器法
通过在电路中插入霍尔电流传感器，可以测量 交变电流的大小和方向，还可以测量交变电流 的功率等参数。

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判断此位置有没有感应电流，方向怎么样？
N
b
a d
S
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c a
V
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N
V
d
S
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B∥S Φ=0 E最大 I最大
感应电流方向a到b
线圈与磁场平行时，Φ最小，
但线圈中的电动势最大 (V⊥B)
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判断此位置有没有感应电流，方向怎么样？
NN
SS
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３、当线圈平面垂直于磁感线时， 线圈各边都不切割磁感线，线圈中没 有感应电流，这样的位置叫 做 中性面 ．线圈平面每经过中性面 一次，感应电流方向就改变一次，因 此线圈转动一周，感应电流方向改 变 两次 ．
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４、线圈从中性面开始转动，角速度是ω，
线圈中的感应电动势的峰值是Em，那么在
任一时刻t感应电动势的瞬时值e
为 e=Emsinωt ．若电路总电阻为Ｒ，则
感应电流的瞬时值Ｉ为 i=(Em/R)·sinωt．
e
Em
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0
-Em
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t
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六、交流发电机
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1、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）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.线圈平行与磁感线时，φ=0,△φ/△t最大，感应电
动势最大。

（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
第五章 交变电流
1.放置在水平面上彼此平行的导轨与电阻R相连， 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，与导轨平
思考:磁通量是多大?
0
E=Bsω是最大感应电动势吗？
第五章 交变电流
问题3.若单匝线框从中性面开始转动,经过 一段时间t,在这一时刻整个线框产生的电 动势又是多大?
c a
d
F H
V4
θ
第五章 交变电流
中性面
V3
c d
F H
瞬时值
b
a
中性面
V4

θ
V4⊥
θ
V4∥ θ
V3⊥
V3∥
V3
e BL1V3 sin BL1V4 sin
§5.1 交变电流
永丰中学物理组
第五章 交变电流
定子
转子
电刷
第五章 交变电流
【演示1】 观察小灯泡的发光情况
“亮”、“闪”
亮: 说明有电流通过灯泡 闪: 通过灯泡电流大小是变化
线框中产生的感应电流强度大小是变化的
第五章 交变电流
【演示2】 二极管的发光情况
交替发光
G
通过二极管的电流方向是周期性变 化的
的交流电．既然是切割磁感线的运动，根据E＝Blv即可求
得感应电动势，要注意v应代入瞬时值求得瞬时感应电动 势．导体棒速度为零时，瞬时电动势为零，就在此时改变 速度方向，也同时改变电流方向． 解析:(1)因为导体棒做简谐运动，必定在AA′和BB ′中间的OO′速度最大，此时刻便是v=v0cosωt的 计时起点． 导体棒产生的感应电动势

交流电叫正弦交流电．
２、交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕 垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈
中就会产生 感应电流 ．
３、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都 不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样
的 位 置 叫 做 中性面 ． 线 圈 平 面 每 经 过
中性面一次，感应电流方向就改变一次，因 此线圈转动一周，感应电流方向改
(甲)
没有边切割磁感应线
B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 中性面
a（b）、d（c）边垂直
(乙)
切割磁感应线，
B∥S，φ=0，E最大，I最大， 感应电流方向b到a
(丙)
B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 中性面
B∥S，φ=0，E最大，I最大， 感应电流方向a到b
二、交流电的变化规律
1.正弦式电流 (1)定义：电网中的交变电流，它的电流、 电压随时间按正弦函数的规律变化。 从中性面开始计时： 电流瞬时值表达式：i=Imsinωt 电压瞬时值表达式：u=Umsinωt 交流的峰值：电流和电压的最大值。
中性面：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பைடு நூலகம்圈的磁
0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。
2. 如图所示：匝数为N、面积 为S的矩形线圈在匀强磁场B中 匀速转动，角速度为ω，求线 ω 圈从图示位置转过180度时间 内的平均感应电动势。
.. . E平均 = 2NBS ω/π
交流发电机简介
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
变 两次 ．

交流电的产生过程
交流电的产生
当发电机转子绕组中的电流发生 变化时，就会产生旋转磁场，这 个旋转磁场与定子绕组相互作用 产生感应电动势，从而产生交流
电。
交流电的特性
交流电的电压和电流的大小和方 向均随时间作周期性变化，具有 频率、幅值和相位三个基本参数
。
交流电的应用
交流电广泛应用于工业、商业和 家庭等领域，如电动机的驱动、
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感谢观看
照明、加热等。
交流电的波形图
01
02
03
正弦波交流电
在理想情况下，交流电的 波形是正弦波。正弦波具 有固定的频率、幅值和相 位。
波形图分析
通过分析波形图，可以了 解交流电的频率、幅值和 相位等参数，从而了解交 流电的基本特性。
非正弦波交流电
在实际应用中，由于各种 因素的影响，交流电的波 形可能会发生畸变，不再 是标准的正弦波。
使用绝缘材料、避免接触裸露的 电线、不私拉乱接电线等措施可 有效预防触电事故的发生。
切断电源 心肺复苏 医疗救治 防护措施
一旦发现有人触电，应立即切断 电源或使用绝缘物体将受害者与 电源分离。
尽快将受害者送往医院接受进一 步治疗。
05
交变电流在生活中的应用
Chapter
家用电器中的交流电
电视机
电视机是家庭中常见的电器，它 使用交流电来驱动内部的电子元
交流电对人体的伤害
电击
交流电会对人体造成电击 ，导致肌肉痉挛、心跳异 常甚至呼吸停止。
电热灼伤
交流电在人体内产生的热 量会导致皮肤灼伤、组织 坏死。
电离辐射
交流电产生的磁场会对人 体产生微弱的电离辐射， 长期接触可能对人体健康 产生影响。

瞬时值表达式为 i＝20sin 100πt A.
答案 (1)50 Hz (2)10 2 A (3)i＝20sin 100πt A
交变电流的产生 (1)正弦式交变电流的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场 的轴匀速转动，产生交变电流(如图 3-3-1 所示)．
图3-3-1
(2)正弦式交流电的变化规律： ①电流、电压随时间按正弦规律变化． ②图象为正弦曲线：
二、描述交流电的各物理量的关系 周期(T)与频率(f)
周期与频率互为倒数关系，即 T＝1f或 f＝T1. 峰值与有效值
交变电流
一、交流发电机 1．发电原理： 由于转子的转动使得穿过线圈的 磁通量 发生 变化，在线圈中产生了感应电动势 ． 2．交变电流：大小、方向随时间做 周期性 变化的交流，简 称 交流 ． 方向 不变的电流叫直流．
二、正弦式交变电流 1．电流、 电压 随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式交流 电． 2．表达式：i＝ Imsin ωt u＝ Umsin ωt 3．正弦式交变电流的 it 图象或 ut 图象为正弦曲线．
三、描述交变电流的物理量 1．周期和频率 (1)交变电流完成 一次周期性变化 所需的时间叫做交变电流 的 周期 ，通常用 T 表示；交变电流在 1 s 内完成周期性变化 的 次数 叫做交变电流的 频率 ，通常用 f 表示．
(2)周期和频率的关系为 T＝1f. (3)T 和 f 的单位分别是秒(s)和 赫兹(Hz) ．
(1)对于正弦式交流电： Ie＝ Im2，Ue＝Um2，E＝Em2 (2)对于一般的交流电要根据有效值的定义去求．
有效值与平均值 (1)对于某交流电，它的有效值是恒定的，可以通过峰值求得． (2)交流电的平均值 E ＝nΔΔΦt ，而 E 在不同的时间 Δt 内是不同

C.是从线圈平面与磁场方向平行的时刻开始计时的
D.每当感应电动势 e 变换方向时,穿过线圈的磁通量都最大
解析:由图象可知,当 t=0 时,感应电动势有最大值,说明穿过线圈
的磁通量的变化率最大,即线圈平面与磁场平行,选项 C 正确;t1、t3
时刻,感应电动势为零,说明这两个时刻穿过线圈的磁通量的变化率
C.灯先发光,再慢慢熄灭
D.灯一直不亮
思路点拨:解答本题的关键是对电容器充放电的理解和电容器
在电路中的作用.
解析:电容器充电过程有电流,当电容器充电完毕后,电路中就没
有电流,故闭合开关,灯会先发光,再慢慢熄灭,C 对.
答案:C
⑤分析判断 i、e 随时间变化的规律.
典题例解
【例 2】 (双选)一个按正弦规律变化的交变电流的 i-t 图象如
图所示,根据图象可以断定(
)
A.交变电流的频率 f=0.2 Hz
B.交变电流的有效值 Ie=14.1 A
C.交变电流瞬时值表达式 i=20sin(0.02t) A

8
D.在 t= 时刻,电流的大小与其有效值相等
次.
(2)频率 f:交变电流在 1 s 内完成周期性变化的次数,单位是赫兹,
1

符号为 Hz;频率越大,交变电流变化越快.f= =
流的频率为 50 Hz,周期为 T=0.02 s.

.我国民用交变电
2π
5.正弦式交变电流的图象
(1)如果以时间 t 为横坐标、电流 i 或电压 e 为纵坐标,把交变电
能够通过这个电容器,也就是说机芯、外壳间始终在进行着充放电,
所以你能感觉到“漏电”.解决方案就是金属外壳接地.其实,现在生产
的电气设备一般都增加了这一接地线.

图 5－1－3
2．过程分析 图 5－1－4
如图 5－1－4 所示 线圈由甲位置转到乙位置过程中，电流方向为 b→a→d→c. 线圈由乙位置转到丙位置过程中，电流方向为 b→a→d→c. 线圈由丙位置转到丁位置过程中，电流方向为 a→b→c→d. 线圈由丁位置转回到甲位置过程中，电流方向为 a→b→c→d.
求解交变电动势瞬时值表达式的基本方法 1．确定线圈转动从哪个位置开始计时，以确定瞬时值表 达式是正弦规律变化还是余弦规律变化． 2．确定线圈转动的角速度． 3．确定感应电动势的峰值 Em＝NBSω. 4．写出瞬时值表达式 e＝Emsin ωt 或 e＝Emcos ωt.
综合解题方略——解决交变电流图象 问题的基本方法
交变电流的变化规律
1.基本知识 (1)正弦式交变电流 ①定义：按 正弦 规律变化的交变电流，简称正弦式电流．
②函数和图象
函数
瞬时电动势： e＝ Emsin ωt
瞬时电压： u＝ Umsin ωt
图象
瞬时电流： i＝Imsin ωt
注：表达式中 Em、Um、Im 分别是电动势、电压和电流 的 峰值 ，而 e、u、i 则是这几个量的瞬时值 ．
交变电流
1.基本知识 (1)交变电流： 大小 和 方向 都随时间做周期性变化的电 流． (2)直流： 方向 不随时间变化的电流．
(3)交变电流的产生 ①产生方法
闭合线圈在 匀强 磁场中绕 垂直于磁场 的轴匀速转动．
②过程分析，如图 5－1－1 所示．
图 5－1－1 ③中性面：线圈平面与磁场垂直 的位置．
【审题指导】 解答本题时应注意把握以下两点： (1)线圈位于中性面时，各边均不切割磁感线． (2)线圈垂直于中性面时，两边恰好垂直切割磁感线． 【解析】 在中性面时，切割磁感线的两边的速度与磁 感线平行，不切割磁感线，电动势、电流为零，A 对；在中 性面时，不切割磁感线，磁通量的变化率为零，磁通量最大， B 对；线圈每经过一次中性面，电流方向改变一次，C 对； 在垂直于中性面时，切割磁感线的两边速度与磁感线垂直，