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交变电流的产生与描述一、交变电流的产生和变化规律1、 交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。
2、 正弦式电流；随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流，正弦式电流的图象是正弦曲线，我国市用的交变电流都是正弦式电流3、中性面：中性面的特点是，线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零；线圈经过中性面时，内部的电流方向要发生改变。
4、正弦式交流电的产生和变化规律 （1）产生过程 （2）规律函数形式：N 匝面积为S 的线圈以角速率ω转动，从某次经过中性面开始计时，则e=NBSωsinωt ，用Em 表示峰值NBSω，则t E e m ωsin =，电流t i R E R em ωsin ==。
二、 描述交变电流的物理量1、周期和频率交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量。
（1）周期T ：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒（S ），周期越大，交变电流变化越慢，在一个周期内，交变电流的方向变化2次。
（2）频率f:交变电流在1s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号为Hz ，频率越大，交变电流变化越快。
（3）关系：πω21==T f 2、瞬时值、最大值、有效值和平均值（1）感应电动势瞬时值表达式：(在计算通电导体或线圈所受的安培力时，应用瞬时值。
) 若从中性面开始，感应电动势的瞬时值表达式：t e e m ωsin =（伏）。
感应电流瞬时值表达式：t I i m ωsin ·=（安）若从线圈平面与磁力线平行开始计时，则感应电动势瞬时值表达式为：t e m ωεcos ·=（伏）。
感应电流瞬时值表达式：t I i m ωcos ·=（安）（2）交变电流的最大值（以交变电动势为例）。
m ε——交变电动势最大值：当线圈转到穿过线圈的磁通量为0的位置时，取得此值。
应强调指出的是，m ε与线形状无关，与转轴位置无关，其表达式为ωεNBS m =。
第 1 页 共 1 页 交变电流及其产生和图象
1．交变电流
(1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流．
(2)图象：如图1甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，如图甲所示．
图1
2．正弦交变电流的产生和图象
(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．
(2)两个特殊位置的特点：
①线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦΔt
＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变． ②线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt
最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变． (3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次．
(4)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线．如图2甲、乙所示．
图2。
交变电流的产生原理
交变电流是指电流以正弦波形进行周期性变化的电流，它是由发电机或其它电动机产生的，是指电压在正弦波形中变化的电流。
交变电流的产生原理主要是发电机运转产生电压，有三种类型的发电机：同步发电机、双向发电机和逆变器。
同步发电机是由一个磁芯、一个电枢和一个定子组成的发电机，它的工作原理是利用磁芯的磁场产生电压，当定子上的线圈受到磁场的作用时，会产生电动势，从而产生电流。
定子上的线圈受到不断变化的磁场的作用，因此产生的电压也就是交变电压。
双向发电机是一种双向发电机，它与同步发电机类似，但是它的磁芯和电枢都是双向的，它的工作原理与同步发电机类似，也是利用磁芯的磁场产生电压，但是由于磁芯和电枢都是双向的，所以它产生的电压也是交变电压。
逆变器是一种电动机，它的工作原理是将交流电压转换成相应的直流电压，它的结构由变压器、晶闸管和反激积分器组成，晶闸管和反激积分器将交流电压进行脉冲改变，从而产生交变电流。
以上就是交变电流的产生原理。
交变电流的产生不仅可以用于发电，还可以用于调整和控制电力系统中的机械设备，是现代电力系统中不可缺少的一种电流。
交变电流的产生及描述基础知识归纳1、交变电流的产生（1）正弦交流电的产生当闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴线做匀角速转动时，闭合线圈中就有交流电产生．如图所示．设矩形线圈abcd 以角速度ω绕oo ' 轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动．此时，线圈都不切割磁感线，线圈中感应电动势等于零．经过时间t 线圈转过ωt 角，这时ab 边的线速度v 方向跟磁感线方向夹角等于ωt ，设ab 边的长度为l ，bd 边的长度为l'，线圈中感应电动势为t l Bl e ωωsin 22'=，对于N 匝线圈，有t NBS e .sin .ωω=或者写成t E e m .sin .ω=（ωωm m N NBS E Φ==. 叫做电动势的最大值。
）由上式，在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动的线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的．根据闭合电路欧姆定t R E R e i m ωsin ==（2）中性面——线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫中性面．应注意：①中性面在垂直于磁场位置．②线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大．③线圈平面通过中性面时感应电动势为零．④线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，一周里线圈中电流方向改变两次．（3）正弦交流电的图象矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动，线圈里产生正弦交流电．当线圈从中性面开始转动，在一个周期中：在t（0，T/4）时间内，线圈中感应电动势从0达到最大值E m．在t（T/4，T/2）时间内，线圈中感应电动势从最大值E m减小到0．在t（T/2，3T/4）时间内，线圈中感应电动势从0增加到负的最大值-E m．在t（3T /4，T ）时间内，线圈中感应电动势的值从负的最大值-E m 减小到0．电路中的感应电流、路端电压与感应电动势的变化规律相同，如图所示．2、描述交变电流的物理量（1）瞬时值：它是反映不同时刻交流电的大小和方向，正弦交流瞬时值表达式为：t e m ωεsin =，t I i m ωsin =.应当注意必须从中性面开始。
在线圈中产生正弦交变电流的五种方法产生正弦交变电流的方法有很多种。
下面将介绍线圈在静止、转动、平动、振动和滚动的情况下产生正弦交变电流的五种方法。
方法一：在静止的线圈中产生正弦交变电流在均匀分布的磁场空间中放入一边长为a的正方形单匝线圈，磁场的磁感应强度B与线圈平面垂直，B的大小按正弦规律变化，其最大值为Bm，周期为T。
若线圈每边电阻为r，线圈的自感应可忽略不计，那么，线圈的电热功率为P=4rBm^2/(2π)^2a^4T^2.方法二：在转动的线圈中产生正弦交变电流一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动。
线圈匝数n=100.穿过每匝线圈的磁通量φ随时间按正弦规律变化。
已知感应电动势的最大值Em=nωφm，其中φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值。
求串联在外电路中的交流电流表的读数。
根据欧姆定律，电路中电流的最大值为Im=Em/(R+r)。
设交流电流表的读数为I，它是电流的有效值，根据有效值与最大值的关系，有I=Im/2.通过计算可得，交流电流表的读数为1.4A。
方法三：在平动的线圈中产生正弦交变电流一矩形线圈在水平外力F作用下以速度v=5.0m/s匀速通过一有界匀强磁场，线圈长和宽分别为L1=3m，L2=2m，线圈总电阻R=2Ω。
匀强磁场的磁感应强度B=0.2T，方向垂直于xoy平面，有界磁场的形状满足方程y=2sin(πx)（单位：m）。
求外力F3的最大值、线圈运动时消耗的最大功率和线圈通过磁场时外力做的功。
本文介绍了线圈在磁场中运动时产生的感应电动势和安培力，以及线圈切割磁感线的长度、消耗的功率、电流的瞬时值和有效值等相关知识。
其中，线圈通过有界磁场所需时间为t=2x/V，外力做的最大功为Fmax=B2LmaxV/R，线圈消耗的最大功率为Pmax=B2L2/2VmaxR，线圈切割磁感线的长度随时间变化的关系为L=2sin(t)，电流的最大值为Im=1A，有效值为I=Im/2，线圈做简谐振动的速度随时间按正弦规律变化，外力所做的功为W外=mv/8R2.另外，文章中还给出了一个例子，介绍了矩形线圈在简谐振动中切割磁感线时外力所做的功的计算方法。
交变电流的产生原理
1 交变电流的产生原理
交变电流是一种能够实现长距离传输电能的电流，它可以更有效
地利用电力，这是由于它采用了交变电压，通过扭矩或功率转换实现
了高效电力传输。
交变电压也称为时变电压，它是指电压信号在时间维度上的变化，可以采用正弦波或其他复杂的曲线表示，主要由交流发电机或电力变
换器产生。
它的信号变化次数一般为50HZ或60HZ,它一半的信号的范
围45度到135度。
交变电流的产生，是指在通电线路上的电压变化，当电压发生变
化时，在线路上所产生的电流也会发生变化，这就是交变电流产生的
原理，也可以理解为交变电压驱动电流流动，当交变电压改变时，电
流也会改变。
另外，由于交变电流的频率相对比较高，所以其中的能量也较小，因此交变电流的峰值电流比有功和无功的有效电流要大，它也常被叫
做“大电流”。
最后，交变电流具有独特的多样性，从把发电场的电能转换到变
电站后再送到配用户需要，交变电流不但能够降低线路电阻，而且可
以有效地发挥电力传输、放电等特性，在很多地方形成了良好的电力
能源布局。
第17章:交变电流一、知识网络二、重、难点知识归纳 1．交变电流产生(交变电流 产生: 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生的 描述瞬时值:I=I m sin ωt 峰值:I m = nsB ω/R 有效值:2/m I I =周期和频率的关系:T=1/f图像：正弦曲线 电感对交变电流的作用：通直流、阻交流，通低频、阻高频 应用 电容对交变电流的作用：通交流、阻直流，通高频、阻低频变压器变流比：电能的输送 原理：电磁感应 变压比：U 1/U 2=n 1/n 2 只有一个副线圈：I 1/I 2=n 2/n 1 有多个副线圈：I 1n 1= I 2n 2= I 3n 3=……功率损失：线损R ）U P （P 2= 电压损失：线损R UPU =（二）、正弦交流的产生及变化规律。
(1)、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。
即正弦交流。
(2)、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。
这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。
(3)、规律：从中性面开始计时，则e=NBS ωsin ωt 。
用εm 表示峰值NBSω则e=εm sin ωt 在纯电阻电路中,电流I=R R e m ε=sin ωt=I m sin ωt ，电压u=U m sinωt 。
2、表征交变电流大小物理量(1)瞬时值：对应某一时刻的交流的值 用小写字母x 表示，e i u (2)峰值：即最大的瞬时值。
大写字母表示，U m Ｉm εm εm = nsB ω Ｉm =εm / R注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为εm =NBS ω，即仅由匝数N ，线圈面积S ，磁感强度B 和角速度ω四个量决定。
与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。
交变电流的产生和变化规律引言交变电流是指在电路中，电流的方向、大小和频率都随着时间而不断变化的一种电流。
交变电流在电力系统、通信系统、电子设备等各个领域中都有广泛的应用。
本文将详细介绍交变电流的产生和变化规律。
交变电流的产生交变电流的产生是基于电磁感应原理的。
当磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电动势，从而引起电流的流动。
具体来说，如果把导体环绕在一个磁场中，当磁场的磁极朝向导体的一面移动时，磁通量就会发生变化，从而在导体中产生感应电动势。
如果在导体两端接上电路，就会产生交变电流。
交变电流的大小和方向取决于磁场的变化情况和导体的位置和形状。
交变电流的变化规律交变电流的周期交变电流的周期是指电流方向和大小所经历的完整循环的时间。
交变电流的周期取决于电源的频率和电路的构造。
在电力系统中，交流电源的频率通常为50Hz或60Hz。
因此，交变电流的周期为20ms或16.67ms。
交变电流的幅值交变电流的幅值指交变电流在一个周期内通过任意一点时的最大值。
由于交变电流的大小在周期内不断变化，因此常常用有效值表示交变电流的大小。
在电力系统中，交流电源的电压为220V或110V。
因此，交变电流的有效值为220V/根号2或110V/根号2，约为156V或78V。
交变电流的频率交变电流的频率指单位时间内交变电流的周期数，通常用赫兹（Hz）表示。
在电力系统中，交流电源的频率通常为50Hz或60Hz。
交变电流的相位交变电流的相位是指交变电流相对于某一参考点的相位差。
在电路中，电流和电压之间的相位差决定了电路中能量的传输方式。
在交流电路中，电流和电压的相位关系取决于电路元件的阻抗和电路中电流和电压的相对位置。
总结本文详细介绍了交变电流的产生和变化规律。
交变电流在电力系统、通信系统和电子设备中都有广泛的应用。
在实际应用中，理解交变电流的产生和变化规律对于正确设计和使用电路至关重要。
交变电流的产生原理
交变电流的产生原理是通过改变导体中的电场和磁场来实现的。
当导体在磁场中运动时，导体中的自由电子受到磁场力的作用而产生电流。
这个过程可以通过法拉第电磁感应定律进行解释。
根据法拉第电磁感应定律，当导体通过磁场的变化时，导体中会产生感应电动势。
当导体形成闭合回路时，这个感应电动势会驱动自由电子在导体内部流动，形成一定方向的电流。
交变电流的产生是通过使导体在磁场中运动来实现的。
如果一个导体在磁场中运动，并且运动的速度或导体与磁场的相对运动速度发生变化，那么导体中的自由电子就会感受到不断变化的磁场，从而产生交变电动势。
具体来说，当导体移动时，导体中的自由电子会感受到磁场力的作用而受到一定方向的力。
这个力会将自由电子推向导体的一端，使得该端电荷的分布变得不均匀。
而根据库伦定律，不均匀电荷分布会产生电场。
因此，导体的一端就会出现电场。
当导体移动的方向改变时，自由电子会受到相反方向的磁场力作用，导致电荷分布发生相反的变化，从而产生相反方向的电场。
这一过程不断重复，使得导体的两端交替出现电场变化，从而产生了交变电动势和交变电流。
总结起来，交变电流的产生原理是通过改变导体中的电场和磁场来实现的。
当导体在磁场中运动时，导体中的自由电子受到磁场力的作用，从而产生交变电动势和交变电流。
第1节交变电流一、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，简称交流。
2．直流方向不随时间变化的电流。
二、交变电流的产生1．过程分析2．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。
三、交变电流的变化规律1() A．线圈平面与磁感线方向平行B．通过线圈的磁通量达到最大值C．通过线圈的磁通量的变化率达到最大值D．线圈中的感应电动势达到最大值2、(多选)下图中哪些情况，线圈中产生了正弦交变电流(均匀速转动)()3、线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如图1所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是()A．磁通量和感应电动势都在变大B．磁通量和感应电动势都在变小C．磁通量在变小，感应电动势在变大D．磁通量在变大，感应电动势在变小1.有一个正方形线框的线圈匝数为10匝，边长为20 cm ，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO ′轴以10π rad s 的角速度匀速转动，如图5-1-5所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T ，求：(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式。
2.如图5-1-6所示，一半径为r ＝10 cm 的圆形线圈共100匝，在磁感应强度B ＝5π2T 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线OO ′以n ＝600 r min 的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置(图中位置)时开始计时。
(1)写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式；(2)求线圈从图示位置开始在160s 时的电动势的瞬时值； (3)求线圈从图示位置开始在1 s 时间内的电动势的平均值。
1向平行于纸面并与ab 边垂直，在t ＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如图5-1-8)，线圈的cd 边离开纸面向外运动，若规定由a →b →c →d →a 方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I 随时间t 变化的图像是( )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匀速转动，线圈中的感应电动势e 随时间t 变化的规律如图5-1-9所示，则下列说法正确的是( )A ．图像是从线圈平面位于中性面开始计时的B ．t 2时刻穿过线圈的磁通量为零C ．t 2时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零D ．感应电动势e 的方向变化时，穿过线圈的磁通量的方向也变化3．(多选)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的波形如图5-1-10 所示，可知( )A ．在t 1时刻穿过线圈的磁通量达到峰值B ．在t 2时刻穿过线圈的磁通量达到峰值C ．在t 3时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值D ．在t 4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值(2)其他几种不同类型的交变电流达标练习1、如图所示的各图像中表示交变电流的是( )2、(多选)某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量Φ随时间变化的规律如图1所示，则( )A ．t 1时刻，穿过线圈的磁通量的变化率最大B ．t 2时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为零C ．t 3时刻，线圈中的感应电动势为零D ．t 4时刻，线圈中的感应电动势最大3、一交流发电机的感应电动势e ＝E m sin ωt ，如将线圈的匝数增加一倍，电枢的转速也增加一倍，其他条件不变，感应电动势的表达式将变为( )A ．e ′＝2E m sin 2ωtB ．e ′＝2E m sin 4ωtC ．e ′＝4E m sin 2ωtD ．e ′＝4E m sin 4ωt4、(多选)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图5-1-11甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，则( )A ．t ＝0.005 s 时穿过线框的磁通量的变化率为零B ．t ＝0.01 s 时线框平面与中性面重合C ．感应电动势的最大值为311 VD ．线框转动是从中性面开始计时的5、如图4甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO ′以恒定的角速度ω转动。
