交变电流的产生ppt课件

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交变电流的产生

交变电流的产生
一.交变电流的产生
1.交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 2.交变电流的产生：由交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速旋转产生交变电流，每当线圈平面处于与磁感线垂直的位置时，电流的方向发生改变。 3.中性面：线框平面与磁感线垂直位置。（1）线圈位于中性面时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流。（2）线圈每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，线圈转一周，感应电流的方向就改变两次。
7、交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的．正弦交流电的有效值与峰值间的关系是
m
2 、 U＝ ε＝________ 通常所说的交流电的数值，如果没有特别说明，有效值．一般都是指交流电的 8、我国工农业生产和生活用的交流电．频率是 50 ______Hz ，周期是 0.02 s，电流方向每秒钟改变 100 次．
10、用一个强磁铁可以判断灯泡中的电流是交流还是直流，请说明你的做法并讲清理由．
灯泡通电后，让强磁铁靠近灯丝，
若灯丝清淅，则为直流电，
若模糊，则为交流电。
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11、一交流电压U＝311sin314tV，加在一个“220V、40W”的白炽灯泡上，请问：（1）这个灯泡能正常发光吗？
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二.交变电流的图象和变化规律
1.在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的。 2.若从中性面开始计时，e=EmSinωt，其中 Em=NBSω是电动势的最大值，与线圈的形状、转轴的位置无关， e为瞬时值。 3.若将线圈与外电阻组成闭合电路，
13、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是 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？（3）线圈从中性面转过180度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？（4）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？

5-1交变电流

有一10匝正方形线框，边长为20cm，线框总电阻为1Ω，线框绕OO′轴以10πrad/s的角速度匀速转动，如图所示垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5T.问：
(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．
答案：BCD 解析：紧扣正弦交流电产生的条件可知，轴必须垂直于磁感线，但对线圈的形状没有特别要求.
(1)函数形式：电动势瞬时值 e ＝ Emsinω t ；电压的瞬时值u＝Umsinω t；电流的瞬时值 i＝Imsinω t； (2)图象形式：用正弦(或余弦)曲线表示交变电流随时间的变化规律，如下图所示．

A．将线圈水平向右匀速拉出磁场 B．使线圈以OO′为轴匀速转动 C．使线圈以ab为轴匀速转动 D．磁场以B＝B0sinωt规律变化答案：BCD 解析：将线圈向右拉出磁场时，线圈中电流方向不变，A错，B、C两种情况下产生交变电流，只是在C情况下当线圈全部位于磁场外的一段时间内线圈内没有电流，由法拉第电磁感应定律可知D种情况下产生按余弦规律变化的电流，B、C、D对.

ΔΦ ①线圈平面与中性面重合时，Φ 最大、＝0，e (3)特点分析： Δt
＝0、i＝0、电流改变方向； ②线圈平面与中性面垂直时(与平行面重合时)，Φ ＝ ΔΦ 0、最大、e 最大、i 最大、电流方向不变． Δt ③线圈平面转动一周，电流方向改变两次．
线圈转动过程中的平均电动势如何求？答案：线圈在转动过程中某一段时间内或从一个位置到另一个位置的过程中所产生的电动势，称为平均电动势，它不等于始、末两时刻瞬时值的平均值，必须用法拉第电磁感应定律计算，即同理，计算交变电流在某段时间内通过导体横截面的电荷量，也必须用平均值，即

新教材高中物理精品课件交变电流的产生和描述

瞬时值表达式为 i＝nRω＋BrSsin ωt A
解析当线圈平行于磁场方向时电动势最大，其峰值 Em＝nωBS，所以，有效电流 I＝ 2（ERm＋r）＝ 2（nωRB＋Sr），电压表示数 U＝IR＝ 2n（ωRB＋SRr），故 A 错误；线圈转过
－
90°的过程中通过灯泡的电荷量为 q＝－It＝R＋E r·T4＝π（2nRω＋BrS）×2πω＝Rn＋BSr，故 B 错误；
有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一
扇形闭合导线框，电阻为R、半径为L、圆心角为60°，绕
顶点O(位于磁场边界)在纸面内匀速转动，角速度为ω。
线框串有一理想交流电流表(未画出)，则交流电流表的示
图7
数为( D )
2BL2ω A. 2R
3BL2ω C. 3R
2BL2ω B. 4R
3BL2ω D. 6R
和电压的有效值。
(2)若图像部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的14周期(必须是从零至最大值或从最大值至零)和12周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系 I＝ Im2、 U＝U2m求解。
【真题示例2】 (2021·浙江6月选考，5)如图5所示，
虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图
数值规定为这个交变电流的有效值。
(3)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系－
I＝
Im2，U＝U2m，E＝Em2。
ΔΦ
E
(4)交变电流的平均值－E＝__n__Δ_t___，－I ＝__R_＋__r___。
【自测2】阻值为100 Ω 的纯电阻元件通以如图1所
示的交变电流，则该元件的发热功率为( B )
效值
效的恒定电
I＝

高一物理《交变电流的产生》课件

交变电流的产生
假如线圈沿逆时针转动，分析下面几个问题
1、在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？由B→A
学.科.网
交变电流的产生
假如线圈沿逆时针转动，分析下面几个问题
2、在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？由A→B
交变电流的产生
假如线圈沿逆时针转动，分析下面几个问题
交变电流的产生
假如线圈沿逆时针转动，分析下面几个问题
4、大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，在坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。
观看实验
交变电流的变化规律
由以上的演示可以看出，交变电压随时间变化的图象是正弦曲线，这说明发电机线圈中产生的感应电动势也是按照正弦规律变化的，它可以写做：
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？线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流；转到乙、丁位置时线圈中电流最大！
中性面--与磁感线垂直的平面
①线圈经过中性面时，感应电动势为零，感应电流为零，线圈呈电中性——中性面。 ②当线圈平面与中性面垂直时，感应电动势最大，感应电流最大。 ③线圈每经过中性面一次，交流电方向改变一次，线圈每转动一周（交流电的一个周期），两次经过中性面，交流电的方向改变两次。
e=EmsinWt
e——电动势的瞬时值 Em——它达到的峰值 ω——发电机线圈转动的角速度
交变电流的变化规律
发电机连接负载时，通过电路中的电流也是按照正弦规律变化的，它也可以用三角函数式表达：
i=ImsinWt
i——电流的瞬时值
Im——它能达到的峰值
交变电流的变化规律
当交变电流通过电阻R时，根据欧姆定律，电阻两端的电压跟通过电阻的电流成正比，所以电压也按正弦规律变化，其表达式是：

2012.2.28第1讲交变电流的产生和描述

交变电流的产生和描述
蓝俊龙 2012.2.28
第1讲
交变电流的产生和描述
考点 1
正弦交变电流的变化规律
1．交变电流 (1)大小和方向都随时间做周期性变化的电流，叫做交变电流. (2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，产生于匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次．
C．电热丝两端的电压 U＝100 2 V
D．电热丝此时的发热功率 P＝1 800 W
图 11－1－5 －－
8．（单选）（2011年高考天津理综卷在匀强磁．（单选）年高考·天津理综卷．（单选年高考天津理综卷）在匀强磁场中，场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转如图1所示产生的交变电动势的图象如图2所示所示。动，如图所示。产生的交变电动势的图象如图所示，则 B
4．(单选)一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势 e ＝200 2·sin 100πt(V)，那么( C )
A．该交变电流的频率是 100 Hz B．当 t＝0 时，线圈平面恰好与中性面垂直 1 C．当 t＝ s 时，e 有峰值 200 D．该交变电流电动势的有效值为 200 2 V
5．(单选正弦交变电源与电阻 R、交流电压表按照图甲．单选单选)正弦交变电源与电阻、所示的方式连接，＝所示的方式连接，R＝10 Ω，交流电压表的示数是 10 V．图，．变化的图象．乙是交变电源输出电压 u 随时间 t 变化的图象．则（ A ）
4.交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较交变电流的瞬时值、峰值、交变电流的瞬时值适用情况物理量物理含义重要关系及说明计算线圈交变电流某瞬时值一时刻的值 i=Imsinωt 受力情况讨论电容最大的瞬时 Em＝nBSω 峰值值 Im＝电压器的击穿 e＝Emsinωt ＝某时刻的

交变电流

5. 如图所示，矩形线圈 abcd 在磁感强度 B＝2 T 的匀强磁场中绕轴 OO′，以角速度ω＝10π rad/s 匀速转动，线圈共 10 匝， ab＝0.3 m，bc＝0.6 m，线圈电阻 r＝5 Ω，负载电阻 R＝ 45 Ω.求： (1)电阻R在 0.05 s内所发出的热量； (2)0.05s内流过的电量 (设线圈从垂直中性面开始转动) 解析（1）最大电动势： Em nBS 10 2 0.3 0.6 10 113V 电流有效值： I I m Em 1.6 A
2 2( R r )
Q I 2 Rt 1.62 45 0.05J 5.76 J _ _ _ E （2）平均电动势：E n 平均电流： I t Rr _ BS n 0.072C 0.05s内流过的电量：q I t n Rr Rr
7．(2011年济南高三模拟)一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 Ω。磁感应强度B 随时间 t 的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为( ) B
⑶电压u 随时间变化规律： u＝Umsinωt [Um=EmR/(R+r)]
⑷电流i 随时间变化规律： i＝Imsinωt [Im=Em/(R+r)]
⑴线圈平面与中性面重合时，磁通量最大，磁通量的变化率为零，e = 0， i = 0，电流方向将发生改变。 ⑵线圈平面与中性面垂直时，磁通量为零．磁通量的变化率最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变。 ⑶线圈从中性面开始计时，函数表达式e＝Emsin ωt，从垂直中性面开始计时，函数表达式e＝Emcos ωt. ⑷只要线圈在匀强磁场中绕线圈平面内垂直于磁场的轴匀速转动，就产生正弦式交流电，其变化规律与线圈的形状、与转动轴处于线圈平面内哪个位置无关．

3-1交变电流(教学课件)高中物理人教版(2019)选择性必修第二册

(1)写出t时刻整个线圈中的感应电动势e的表达式．
(2)线圈转过300，流过R的电荷量为多少？
(3)线圈转过300时，磁通量的变化率为多少？
解析：(1)感应电动势最大值Em＝NBSω＝NBL1L2·2πn＝50 V.
整个线圈中的感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emcosωt＝50cos100t(V)．
③交流电压的大小可以通过变压器随意转换。
二、交变电流的产生
2.交流电的产生原理
ABCD——线圈 K、L——圆环
•
×
E=0、I=0
磁通量为最大电流：B→A→D→C→B
中性面 :线圈与磁场方向垂直的平面
E、 F——电刷
•
×
1.交流发电机示意图
电流：C→D→A→B→C
二、交变电流的产生
•
×
•
磁通量为最大电流：B→A→D→C→B
D．线框产生的交变电动势频率为100Hz
6.如图为电动机模型图，左侧为N极，右侧为S极。电动机线
框通过换向器连入电路中，线框abcd的面积为S，匝数为n，匀
强磁场磁感应强度为B，线框平面与磁场平行。若此时闭合开
关，则下列说法正确的是（ C ）
A.从正前方看去，该线框将会逆时针转动
B.若同时调转电极和磁极方向，则线圈的转动方向改变
①线圈与中性面的夹角是多少？ t
② AB边的速度多大？ v =

2 v= 2
③ AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？
④ AB边中的感应电动势多大？
1 = vsinθ =

2
sin t
⑤线圈中的感应电动势多大？
= 21 = sin t= BSsin t
②直流电：

《认识交变电流》课件

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、
THANKS
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。

专题11交变电流第1讲交变电流的产生和描述(教学课件)高考物理一轮复习

(1)在磁场中与 B 垂直的位置为中性面，Φ 最大，I 感＝0，线圈转一周两次经过中性面，电流方向改变两次．
(2)交变电流某一时刻的值，是时间的函数．①线圈从中性面开始转动：e＝Emsin ωt；②线圈从平行于磁场方向开始转动：e＝Emcos ωt.
(3)只有正(余)弦式交变电流的有效值和峰值之间是 E＝Em2的关系，非正弦式交变电流一般不满足
[方法归纳] 几种典型交变电流的有效值
电流名称
电流图像
正弦式交变电流
正弦半波电流
有效值
I＝
Im 2
I＝I2m
电流名称矩形脉冲电流
非对称性交变电流
电流图像
有效值 I＝ Tt0Im
I＝ 21I21＋I22
1．(2018 年全国卷Ⅲ)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产
磁感线的中心轴OO′匀速转动，产生的感应电动势e随时间t变化的曲线
如图乙所示．若外接电阻的阻值R＝9 Ω，线圈的电阻r＝1 Ω，则下列说
法正确的是
()
A．线圈转速为100π r/s B．0.01 s末穿过线圈的磁通量最大 C．通过线圈的最大电流为10 A D．电压表的示数为90 V 【答案】C
【解析】由乙图可知，线圈转动的周期 T＝0.04 s，线圈转速 n＝T1＝ 25 r/s，故 A 错误；0.01 s 末，线圈产生的感应电动势最大，此时线圈处于与中性面垂直位置，穿过线圈的磁通量最小且为零，故 B 错误；根据闭合电路的欧姆定律，可知 I＝RE＋mr＝91＋001 A＝10 A，故 C 正确；电压表测量的是有效值，故 U＝ I2R＝45 2 V，故 D 错误．
u0
2
uR20T，Q 正＝UR2有效T＝

怎样产生交变电流

小结: 小结:
2、方向变化规律-------线圈平面每经过中性面方向变化规律-------线圈平面每经过中性面 -------线圈平面每经过一次，感应电流的方向就改变一次；方向就改变一次一次，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两次。一周，感应电流的方向改变两次。 3、规律：规律：电流: 电流: 电压: 电压
ω=
2π T = 2πf
描述交流电的物理量：描述交流电的物理量：最大值（峰值） 1、最大值（峰值）： Em
Um Ｉm
它是瞬时值的最大值它是瞬时值的最大值，反映的是交流电大小的变化范围
2、有效值： Ue
（1）定义：定义：
Ie
等效的思想
根据电流的热效应来规定，根据电流的热效应来规定，让交流电和电流的热效应来规定直流通过相同阻值的电阻，直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。数值叫做这一交流电的有效值。（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：正弦交流电的有效值与最大值的关系：的有效值与最大值的关系
i = I m sin ω t
u = U m sin ω t
怎样描述交变电流
1、描述交变电流变化快慢：T、 f、 n 描述交变电流变化快慢：、
1 n= f = T
2、描述交变电流的大小：描述交变电流的大小：最大值：最大值：Im、Um 有效值: 有效值: Ie、Ue
ω=
2π T = 2πf
物理量都有约定的表示法，千万不要混用！混用！
Ue =
Um 2
Ie =
Im 2
1、最大值（峰值）： Em 最大值（峰值）

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（2）发电机的基本种类:①旋转电枢式发电机②旋转磁极式发电机五、作业：书本 P192 ⑴、⑵ 优化设计 P55
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分析：线圈bc、da始终在平行磁感线方向转动，因而不产生感应电动势，只起导线作用。
（1）线圈平面垂直于磁感线（a图），ab、cd边此时速度方向与磁感线平行，线圈中没有感应电动势，没有感应电流。
教师强调指出：这时线圈平面所处的位置叫中性面。
中性面的特点：线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，感应电动势最小为零，感应电流为零。
四、小结：
1、交流电的产生强度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，俗称交流电。 2、交流电的变化规律感应电动势的瞬时表达式为
e=Bsωsinωt=εmsinωt 感应电流瞬时值表达式 i=Imsinωt
3、ห้องสมุดไป่ตู้流电的图像
4、交流发电机（1）发电机的基本组成：①电枢②磁极
例题：
一矩形线圈，面积为s，匝数为N，在场强为B 的匀强磁场中绕着中轴oo’做匀速转动，角速度为ω，磁场方向与转轴垂直，当线圈转到中性面开始计时，求：（1）线圈中感应电动势的最大值？（2）线圈中感应电动势随时间变化的表达式？（3）若线圈中的电阻为R，则线圈中的电流的最大值为多少？（4）线圈中的电流瞬时表达式
3、交流电的图像
交流电的变化规律还可以用图像来表示，在直角坐标系中，横轴表示线圈平面跟中性面的夹角（或者表示线圈转动经过的时间t），纵坐标表示感应电动势e（感应电流I）。
4、交流发电机
（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
3、手摇发电机转动时，小灯泡为何一闪一闪的呢？
（1）灯泡发光需要一定的电压，当U定>Um时，就能使灯泡发光。
（2）如图所示，当T1<t<T2时间内，小灯泡亮了，当T2<t<T3时间内，小灯泡变暗了，在T3<t<T4时间内小灯泡又亮了。
（3）小灯泡在线圈转动一轴的过程中，闪亮两次。
这充分证明：交变电流的强度是随时间做周期变化。
交变电流的产生
教学目的：l、交变电流的产生即变化规律。
2、会用公式和图像表示交变电流。 3、培养学生观察实验能力和思维能力。
教学准备：多媒体课件、幻灯片、交流发电机模型、
演示电流表、
教学过程：
一、知识回顾教师：如何产生感应电流？请运用电磁感应的知识，设计一个发电机模型。学生设计：让矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。
可见在匀强磁场中，匀速转动的线圈中产生的感应电动势是按正弦规律变化的。即感应电动势的大小和方向是以一定的时间间隔做周期性变化。
当线圈跟外电路组成闭合回路时，设整个回路的电阻为R，则电路的感应电流的瞬时值为表达式
i

e
ε
m sint
RR
感应电流瞬时值表达式 i=Imsinωt
这种按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流
二、新课教学
1、交变电流的产生 [演示1] 出示手摇发电机模型，并连接演
示电流表,当线圈在磁场中转动时，电流表的指针随着线圈的转动而摆动，线圈每转动一周指针左右摆动一次。表明电流强度的大小和方向都做周期性的变化，这种电流叫交流电。 2、交变电流的变化规律
[电脑课件模拟演示]：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程
RR
三、课堂练习：
1、交流电的电流--时间图像如图所示，电流为零的时
刻是
，这些时刻线圈与中性面的夹角
为
。电流最大的时
，这时线圈平面
于中性面的夹角为
。
2、对于正弦交流电，下列说法正确的是：（）
A. 线圈转动一周，电流大小改变两次
B.线圈转动一周，电流大小不变。
C.线圈转动一周，电流大小随时改变
D.线圈转动一周，电流大小改变四次
解(1： )对于单匝 eab线 ec圈 dBlsvint B1ll22 sint e2eabB1l2sintB s sint 当线圈 N匝为时 NeNBssint 感应电动式的 m最 N大 Bs值
(2)根据闭合电路的欧姆律定
i NBS sint
e ab BL B V 2 l lsitn 1 2 B 2lsitn
同理，cd边切割磁感线的感应电动势为：
e cd BL B V 2 l lsitn 1 2 B 2lsitn
就整个线圈来看，因ab、cd边产生的感应电势方向相同，是串联，所以
e B 2 s l itn Bs Sitn
（5）再转过900线圈处于起始位置（e 图），与a图位置相同，线圈中没有感应电动势。
线圈中的感应电动势的大小如何变化呢？
在场强为B的匀强磁场中，矩形线圈边长为l，逆时针绕中轴匀速转动，角速度为ω，从中性面开始计时，经过时间t。
线圈转动的线速度为v=ωl/2，转过的角度为 θ=ωt，此时ab边线速度v以磁感线的夹角也等于ωt，这时ab边中的感应电动势为
（2）当线圈平面逆时针转过900时（b 图），即线圈平面与磁感线平行时，ab、 cd边的线速度方向都跟磁感线垂直，即两边都垂直切割磁感线，这时感应电动势最大，线圈中的感应电流也最大。
（3）再转过900时（c图），线圈又处于中性面位置，线圈中没有感应电动势。
（4）当线圈再转过900时，处于图d位置， ab、cd边的瞬时速度方向，跟线圈经过（图2）位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在（图2）位置相反。

交变电流的产生ppt课件

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