第2章-2.1 怎样产生交变电流
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第二章第二节交变电流的描述页数:26
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第二章交流发电机页数:76
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第二章第二节交变电流的描述页数:6
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第二章 正弦交流电路页数:12
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第二章正弦交流电页数:66
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高二物理交变电流是怎样产生的PPT课件
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面还丢了壹些药液,这对韩立百利而无壹害.这小子还会因祸得福,得到壹场根汉给予他の造化,这也是他应得の.半天后,根汉带着这韩立回到了城里.将他丢进院子里后,根汉便去寻找白狼马和陈三六了,要找到这两个人并不复杂.大晚上の,根汉来到了壹家这城中比较有名の女人楼里,远 远の便听到了壹阵十分恶心の笑声.白狼马那混球,正在和七八个穿着暴露の女人,在壹个大屋子里玩蒙眼捉谜藏の游戏."小心肝,为夫抓到你了,么吃了你咱."白狼马哪里还抓不到这一些女人,抓到了两个,当场就给扒成了大白羊,眼要给她们提枪上马了."太阴乱了."根汉实在是去,这场 面确实是有些阴秽."大哥."白狼马壹回头,壹道光影闪过,自然知道那是根汉过来了."好了好了,现在不玩了,你们先进乾坤世界去吧,陪小红好好解解闷,回头本夫君再好好の收拾你们这些小美人."这家伙怎么笑,都让人听上去,感觉特别の猥.琐.他赶紧来到了后厨院,在这里见到了根 汉."你小子挺潇洒呀."根汉咧嘴笑了笑."大哥您の,咱哪比得上您呀."白狼马壹脸の贱笑,赶紧过来给根汉揉肩捶背,怕被根汉暴骂,赶紧先过来献殷勤了."找了多少个了?"根汉皱眉问道,壹深口气,就闻到了浓浓の女人味.这家伙这段时间,肯定壹直跟女人们泡在壹起,估计自己要是不来, 都已经累死在女人肚皮上了."也,也没多少个了."白狼马尴尬の笑了笑说："咱这不正在进行海选嘛,现在也就找了十一些子吧.""就十一些了了?"根汉眼睛壹挑："你小子是饥不择食了是吧?亮就上是吧?""大哥,咱不敢呀."白狼马连忙解释道："咱不是先进行了海选嘛,前不久咱刚搞の海 选,来了壹千多人,最后才
交变电流是怎样产生的-PPT课件
8
二、交变电流的产生原理
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动
9
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
10
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.
11
b a
c d
(甲)
没有边切割磁感应线
特点: B⊥S， Φ最大，
E=0 , I=0 中性面
12
c d
b a
(乙)
a（b）、d（c）边垂直 切割磁感应线，
c d
(戊)
开始新的周期
16
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，如图所示，ab和cd边 垂直于纸面，转轴为O．
回答问题：
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、线圈转到什么位置时磁通量最小？ 这时感应电动势是最 Nhomakorabea还是最小？
特点:B∥S，φ=0，E最大，I最 大，感应电流方向d-c-b-a-d
13
c d
b a
(丙)
没有边切割磁感应线
特点:B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 中性面
14
b
a
c
d
a（b）、d（c）边垂直
切割磁感应线，
(丁)
特点:B∥S，φ=0，E最大，I最
大，感应电流方向a-b-c-d-a
15
b a
20
(正弦交变电流的图象)
b
c
c
d
a
d
k
L
A
B
b
K L
A
a
B
二、交变电流的产生原理
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动
9
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
10
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.
11
b a
c d
(甲)
没有边切割磁感应线
特点: B⊥S， Φ最大，
E=0 , I=0 中性面
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c d
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(乙)
a（b）、d（c）边垂直 切割磁感应线，
c d
(戊)
开始新的周期
16
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，如图所示，ab和cd边 垂直于纸面，转轴为O．
回答问题：
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、线圈转到什么位置时磁通量最小？ 这时感应电动势是最 Nhomakorabea还是最小？
特点:B∥S，φ=0，E最大，I最 大，感应电流方向d-c-b-a-d
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(丙)
没有边切割磁感应线
特点:B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 中性面
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a（b）、d（c）边垂直
切割磁感应线，
(丁)
特点:B∥S，φ=0，E最大，I最
大，感应电流方向a-b-c-d-a
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(正弦交变电流的图象)
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交变电流的产生和描述课件
交变电流的产生和描述 ppt课件
本课程将介绍交变电流的产生方式、描述方法及其应用案例。让我们一起探 索电力学的奥秘吧！
交变电流的概念
定义
交替变化方向的电流称为交 流电，简称交流。它的电流 方向和大小随时间而变化。
种类
交流电有很多种，如单相交 流、三相交流、高频交流等。
历史
交流电最早是由尼古拉·特斯 拉等人研制成功的，它的应 用开创了电力工业的新时代。
产生交变电流的方式
摇把发电机
通过人力将转子转动，驱动发电机产生交流电。
轮式发电机
通过机械能将发电机旋转，产生交流电。目前是最 常用的发电方式之一。
交变电流的描述
1
波形图表示交变流
交变电流是一种随时间而变化的电流，可用波形图表示，一般用正弦波或方波表 示。
2
峰值电压和有效值电压的概念
峰值电压是交变电压峰幅值的一半，有效值电压是连续变化的电压值的均方根值。
交流电可以伤人甚至致死，需要特殊的安全措施和设备。
结论
交变电流在现代社会中的应用
交变电流在电力、机械、通讯、电子、照明等众多 领域得到了广泛应用。
交变电流的未来趋势
借助新技术的不断发展，交变电流有望继续在清洁 能源、节能减排等方面发挥重要作用。
3
三相电流及其特点
三相电流是由三个不同相位的交流电平衡组成。它具有电压高、功率大等特点。
交变电流应用案例
交流电的应用场合
交流电广泛应用于家庭、学校、工厂、医院等各个领域，是人类生产生活不可或缺的能源之 一。
交流电的优点
交流电输送能量损耗小、距离远、效率高、稳定性好等优点，是电力传输的首选。
交流电的缺点
本课程将介绍交变电流的产生方式、描述方法及其应用案例。让我们一起探 索电力学的奥秘吧！
交变电流的概念
定义
交替变化方向的电流称为交 流电，简称交流。它的电流 方向和大小随时间而变化。
种类
交流电有很多种，如单相交 流、三相交流、高频交流等。
历史
交流电最早是由尼古拉·特斯 拉等人研制成功的，它的应 用开创了电力工业的新时代。
产生交变电流的方式
摇把发电机
通过人力将转子转动，驱动发电机产生交流电。
轮式发电机
通过机械能将发电机旋转，产生交流电。目前是最 常用的发电方式之一。
交变电流的描述
1
波形图表示交变流
交变电流是一种随时间而变化的电流，可用波形图表示，一般用正弦波或方波表 示。
2
峰值电压和有效值电压的概念
峰值电压是交变电压峰幅值的一半，有效值电压是连续变化的电压值的均方根值。
交流电可以伤人甚至致死，需要特殊的安全措施和设备。
结论
交变电流在现代社会中的应用
交变电流在电力、机械、通讯、电子、照明等众多 领域得到了广泛应用。
交变电流的未来趋势
借助新技术的不断发展，交变电流有望继续在清洁 能源、节能减排等方面发挥重要作用。
3
三相电流及其特点
三相电流是由三个不同相位的交流电平衡组成。它具有电压高、功率大等特点。
交变电流应用案例
交流电的应用场合
交流电广泛应用于家庭、学校、工厂、医院等各个领域，是人类生产生活不可或缺的能源之 一。
交流电的优点
交流电输送能量损耗小、距离远、效率高、稳定性好等优点，是电力传输的首选。
交流电的缺点
高中物理第2章交变电流与发电机1怎样产生交变电流沪教32沪教高二32物理
第2章 交变电流与发电机
2．1 怎样产生交变电流
12/13/2021
第2章 交变电流与发电机
1．知道交变电流是如何产生的，知道中性面的概 念．(重点) 2．知道交流发电机的结构、原理及分类． 3．了解交变电流的规律及瞬时值表达式．
12/13/2021
一、什么是交变电流 1．实验探究：把直流和交变电流先后输入示波器，根据示波 器屏幕上观察到的图像可以看出，直流电压的大小和方向不 随时间发生变化，而交变电流的电压的大小和方向都随时间 _发__生__变___化__．
线圈平面与磁场垂 直
线圈平面与磁场平行
磁通量
最大
零
磁通量的变化
零
最大
率
12/13/2021
感应电动势 电流方向
周期性
中性面
中性面的垂面
零
最大
改变
不变
一个周期两次经过 一个周期电动势两次最
中性面，电流方向 大，两次最大值方向相
改变两次
反
12/13/2021
2．交变电流的数学表达式
据图可知，ab 和 cd 边产生的感应电动势均为 Blvsin ωt，此 时整个线圈的感应电动势为 e＝2Blvsin ωt 或 e＝Emsin ωt． (1)Em＝2Blv 为最大值，也叫电动势的最大值，也叫峰值． (2)e＝Emsin ωt，交变电流按正弦规律变化，这种电流叫正弦 式交变电流，简称正弦式电流．
正弦式交变电流大小和方向都随时间做周期性的变化，线圈 越过中性面，线圈中 i 方向要改变．线圈转一周，感应电流 方向改变两次．而电子电路中矩形脉冲方向随时间做周期性 的变化，而大小不随时间做周期性的变化，这种电流也是交 变电流．所以判断是交流电还是直流电的依据关键是看电流 的方向是否做周期性的变化．
2．1 怎样产生交变电流
12/13/2021
第2章 交变电流与发电机
1．知道交变电流是如何产生的，知道中性面的概 念．(重点) 2．知道交流发电机的结构、原理及分类． 3．了解交变电流的规律及瞬时值表达式．
12/13/2021
一、什么是交变电流 1．实验探究：把直流和交变电流先后输入示波器，根据示波 器屏幕上观察到的图像可以看出，直流电压的大小和方向不 随时间发生变化，而交变电流的电压的大小和方向都随时间 _发__生__变___化__．
线圈平面与磁场垂 直
线圈平面与磁场平行
磁通量
最大
零
磁通量的变化
零
最大
率
12/13/2021
感应电动势 电流方向
周期性
中性面
中性面的垂面
零
最大
改变
不变
一个周期两次经过 一个周期电动势两次最
中性面，电流方向 大，两次最大值方向相
改变两次
反
12/13/2021
2．交变电流的数学表达式
据图可知，ab 和 cd 边产生的感应电动势均为 Blvsin ωt，此 时整个线圈的感应电动势为 e＝2Blvsin ωt 或 e＝Emsin ωt． (1)Em＝2Blv 为最大值，也叫电动势的最大值，也叫峰值． (2)e＝Emsin ωt，交变电流按正弦规律变化，这种电流叫正弦 式交变电流，简称正弦式电流．
正弦式交变电流大小和方向都随时间做周期性的变化，线圈 越过中性面，线圈中 i 方向要改变．线圈转一周，感应电流 方向改变两次．而电子电路中矩形脉冲方向随时间做周期性 的变化，而大小不随时间做周期性的变化，这种电流也是交 变电流．所以判断是交流电还是直流电的依据关键是看电流 的方向是否做周期性的变化．
交变电流 课件
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
交变电流是怎样产生
④平均值： E N t
求通过某导体截面的电量一定要用平均值。
四、交变电流的特点
2、表征交流电变化快慢的物理量
U/V
交流电也用周期和频率来表示变化 的快慢
T = 1/f
0
ω = 2π/T = 2πf
T t/s
我国生产和生活用交流电的周期T＝____0_.0_2_s，频率f＝ ___5_0____Hz，角速度ω＝___3_1_4__rad/s，在1内电流的方向变化 ______1_0_0__次。
kA
L
B
无电流
电流最大、方向: a-d-c-b-a
无电流
二、交变电流的产生原理
1、感应电动势的大小和方向随时间做周期性变化。
2、感应电流的大小和方向也随时间做周期性变化。
a、线圈转动一周，两次经过中性面， 电流方向改变两次，
v
b、线圈转到中性面位置磁通量最大， 这时感应电动势最小，为零。
c、线圈转到垂直中性面位置磁通量最小， 这时感应电动势是最大。
42
3 2
解析：交流的有效值等于热效应与此交流等效的直流电的值， 为分析方便，可选交流电的一个周期进行研究。设此交变电流 的有效值为I，根据交流有效值的定义，有：
I 2RT
1 2
I12 RT
1 2
I 2 2 RT
42
所以： I
1 2
(I12
I
2 2
)
3 2
1 2
(4
2)2 (3
2)2 5A
例：如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、 周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。
解析： 周期T＝0.02s ω＝2π/T＝314rad/s Im＝14.14/sin45°＝20A
第2节 交变电流是怎样产生的
动所产生的感应电动势也是随时间做周期性变化的.
感应电动势随时间做周期性变化究竟遵循怎样的规律呢？
3.交变电流的变化规律
eab Bl1v sin t l2 v 2
由上面两式可得 eab 又
l2 Bl1 sin t 2
e eab ecd Bl1l2 sin t Bs sin t 如有N匝线圈，则 令 Em Bs Em NBs 则
正弦交变电流的图像
e
Em
T 4
2
2T 4
π
3T 4
3 2
T 2π
t
ωt
o
Em
正弦交变电流的图像
e
o
Em
t
i
o
Im
t
u
o
Um
t
1.交流发电机：旋转磁极式 旋转电枢式. 2.交变电流的产生原理及变化规律： 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，感应电流的方向改变两 如有N匝线圈，则 次. Em NBs 大小变化规律——按正弦规律变化：
磁感线， 乙 特点: B∥S， Φ =0，E最大，I最大，
感应电流方向a→b→c→d
c
d
b
a
丙 特点: B⊥S， Φ 最大，
E=0 , I=0 中性面
没有边切割 磁感线
丁
ab、dc边垂直切割 磁感线
特点: B∥S， Φ =0，E最大，I最大，
感应电流方向d→c→b→a
b
a
c
d
戊 开始新的周期
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ω 匀速转动，如图所示，ab和cd边垂直于 纸面,转轴为OO′．
2.1交变电流课件PPT
磁场
为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动 时线圈里能产生交变电流？
交变电流的产生
交变电流产生示意图：
ABCD——线圈（切割磁感线）
｝ K、L——圆环
E 、 F——电刷
使线圈在转动时保持 与外电路的连接
将立体图转化为侧视图来分析
问题1:
当ABCD线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?
B
v
A
I 姆定律 i
e
Rr
E m sin t Rr
sint
m
U R两端的电压为 u sint m
交流电的图像
b
c
c
d
a
d
k
L
A
B
b
K L
A
a
B
c
b
b
a
dk
a
A
L
B
c
K L
A d
B
b
c
a
d
k
L
A
B
e
Em
o
T/4
π/2
2T/4
3T/4
π
3π/2
T
t
2π ωt
四、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
C D
B A
D(C)
A(B)
B
v
B A
C D
没有边切割磁感线。
I=0
I方向：adcba
I=0
I方向：abcda
问题2:
判断线圈处在甲乙丙丁四个位置时是否产生感应电流？若有，标出电
流方向；若无，说明原因。
为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动 时线圈里能产生交变电流？
交变电流的产生
交变电流产生示意图：
ABCD——线圈（切割磁感线）
｝ K、L——圆环
E 、 F——电刷
使线圈在转动时保持 与外电路的连接
将立体图转化为侧视图来分析
问题1:
当ABCD线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?
B
v
A
I 姆定律 i
e
Rr
E m sin t Rr
sint
m
U R两端的电压为 u sint m
交流电的图像
b
c
c
d
a
d
k
L
A
B
b
K L
A
a
B
c
b
b
a
dk
a
A
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B
c
K L
A d
B
b
c
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L
A
B
e
Em
o
T/4
π/2
2T/4
3T/4
π
3π/2
T
t
2π ωt
四、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
C D
B A
D(C)
A(B)
B
v
B A
C D
没有边切割磁感线。
I=0
I方向：adcba
I=0
I方向：abcda
问题2:
判断线圈处在甲乙丙丁四个位置时是否产生感应电流？若有，标出电
流方向；若无，说明原因。
人教版高中物理选修2-1：交变电流的产生和描述_课件1
想一想
线圈经过什么位置时，电流的方向发生变化？
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，感应电流的方向 改变两 次。
注：在线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，
线圈中没有感应电流，这样的位置叫中性面。
三.交流发电机------将机械能转化为电能
1.基本组成：
电枢------产生感应电动势的线圈
成为电动势的瞬时值，Em是它达到的峰值。
如果发电机连续负载，通过电路的电流也是
按照正弦规律变化的，因此叫做正弦式电流
用三角函数式表达：
i=Imsinωt
i成为电流的瞬时值，Im为电流的峰值。
当交变电流通过电阻R时，根据欧姆定律 电阻两端的电压也按正弦规律变化，
表达式为：
u=Umsinωt
u为电压的瞬时值，Um为电压的峰值。
电容器对交变电流的作用
电感对交变电流均有阻碍作用。交变电流通过 电感线圈时，线圈中产生自感电动势，阻碍电 流的变化，形成了对电流的阻碍作用，这种阻 碍作用叫感抗。
实验表明：
1.线圈的自感系数越大，交变电流 的频率越高，线圈的感抗越大，所以， 电感线圈在交流电路中有“通直流、阻 交流”的特性。
2.电感对交变电流的阻碍作用随着 交变电流的频率升高而增大；
当线圈转至中性面时，电流方 向发生改变
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：
磁通量Φ 为0
E最大，磁通量的变化率 Δ Φ /Δ t最大
动画：交流发电机的工作原理
b
c
a
d
k
L
A
B
c
d
b
K L
交变电流的产生课件
e Em sin t
电流 i Im sin t 通过R时：
u iR，Um ImR.
• 交流电的图像
交流发电机简介
５、交流发电机有两种，即 旋转磁极式
和 旋转电枢式．其中转动的部分叫
，
不动转的子部分叫
．定发子电机转子是
由
、 水轮机 蒸或汽其轮它机动力
机带动．
小结：
交变电流是指大小和方向都随时间作周期性 变化的电流，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的 轴匀速旋转时产生正弦规律变化的电动势 ：
一、交变电流的产生 和变化规律
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——正弦交变电流．
一、交变电流的产生
按下图所示进行实验演示
如何实现电流大小和方向都改变
如图，矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程．
1．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，穿过线圈的磁通量最 大，但磁通量的变化率为零（ ab和cd边都不切 割磁感线），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．
交流发电机模型的原理简图
• 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．
1．交变电流：大小和方向都随时间作周期变化的 电流，叫做交变电流，简称交流 ．
2．闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀 速转动时，产生交流，但这不是产生交流的惟 一方式．
二、交变电流的变化规律
2
电流 i Im sin t 通过R时：
u iR，Um ImR.
• 交流电的图像
交流发电机简介
５、交流发电机有两种，即 旋转磁极式
和 旋转电枢式．其中转动的部分叫
，
不动转的子部分叫
．定发子电机转子是
由
、 水轮机 蒸或汽其轮它机动力
机带动．
小结：
交变电流是指大小和方向都随时间作周期性 变化的电流，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的 轴匀速旋转时产生正弦规律变化的电动势 ：
一、交变电流的产生 和变化规律
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——正弦交变电流．
一、交变电流的产生
按下图所示进行实验演示
如何实现电流大小和方向都改变
如图，矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程．
1．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，穿过线圈的磁通量最 大，但磁通量的变化率为零（ ab和cd边都不切 割磁感线），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．
交流发电机模型的原理简图
• 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．
1．交变电流：大小和方向都随时间作周期变化的 电流，叫做交变电流，简称交流 ．
2．闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀 速转动时，产生交流，但这不是产生交流的惟 一方式．
二、交变电流的变化规律
2
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自 主 学 习 · 基 础 知 识
解 题 技 巧 · 素 养 培 优
合 作 探 究 · 重 难 疑 点
2．1
怎样产生交变电流
课 时 作 业
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[学习目标]
1.了解交流发电机的结构． 2.知道交变电流 3.掌握交变电流的变化规律及两种表示
的概念及产生原理． 方法．(重点)
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【思路点拨】
由交变电流电动势最大值公式 Em＝nBSω
可求得．由公式：e＝Emsin ωt 可得感应电动势随时间变化的表 达式．代入 θ＝30° 可得瞬时值大小．
【解析】
(1)交变电流电动势的最大值为
Em＝2nBLv＝nBSω＝10×0.5×0.22×10π V≈6.28 V Em 电流的最大值为 Im＝ R ≈6.28 A.
图211
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2．过程分析 如图212所示为线圈转动一周的过程中的几个关键位 置．图甲、丙、戊所示的位置，线圈平面垂直于磁感线，各边 都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫中性 面．图乙、丁所示的位置，线圈平面与磁场方向平行，ab、cd 两边垂直切割磁感线，此时线圈的感应电流达到最大值．
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[后判断] 1．变化的电流都是交变电流．(×) 2．恒定电流的大小方向都不变，所以它是直流电．(√) 3． 线圈只要在匀强磁场中匀速转动就能产生正弦式交变电 流．(×)
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交流发电机
[先填空] 1．基本组成 由产生感应电动势的线圈 (电枢)和产生磁场的磁体 组成． 2．发电机的基本种类 (1)旋转电枢式发电机：电枢 旋转， 磁极 不动； 提供 500 V 以下的电压． (2)旋转磁极式发电机：磁极 旋转，电枢 不动；提供几千 到几万伏的电压，输出功率可达几十万千瓦．
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[再思考] 1． 当正弦交变电流从不同位置开始计时时， 交变电流的瞬 时值的表达式一样吗？
【提示】
不一样．当从中性面开始计时时，交流电的电
动势瞬时值表达式为 e＝Emsin ωt； 当从垂直于中性面的位置开 始计时时，该时刻的电动势瞬时值为最大，瞬时值表达式为 e ＝Emcos ωt.
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预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表 格中 问题1 问题2 问题3 问题4
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学生分组探究一
交变电流的产生
第1步 探究——分层设问，破解疑难 1．产生交变电流的条件是什么？ 【提示】 由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中磁通量
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第 4 步 巧练——精选习题，落实强化 1． 一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转 动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图 216 甲所示， 则下列说法中正确的是( )
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【解析】
线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，
穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度与磁 感线平行，即不切割磁感线，所以电动势等于零，也即此时穿 过线框的磁通量的变化率等于零，感应电动势或感应电流的方 向也就在此时刻变化．线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通 量为零，但切割磁感线的两边都是垂直切割，有效切割速度最 大，所以感应电动势最大，也可以说明此时穿过线框的磁通量 的变化率最大．故C、D选项正确．
式为e＝Emcos ωt.
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2．当线圈在磁场中转速加倍时，产生的交流电峰值是否 也加倍？ 【提示】 是的．转速加倍即ω加倍，由峰值表达式，Em
＝nBSω知道，Em加倍．
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第 2 步 结论——自我总结，素能培养 1．从中性面开始计时，交变电流的电动势、电流、路端电 压的图像都是正弦曲线．
【答案】
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CD
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中性面的四大特点 1．穿过线圈的磁通量最大； 2．磁通量的变化率最小； 3．电动势e及电流i均为零； 4．线圈经过中性面时电动势及电流的方向均发生变化．
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第4步 巧练——精选习题，落实强化 1．(多选)下列各图中，哪些情况线圈中能产生交流电 ( )
图 213
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2．瞬时值表达式的推导 (1)如图 214 为发电机线圈平面图，AB、CD 边切割磁感 线产生的感应电动势 e＝2BLvsin θ.
图 214
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(2)若从中性面开始计时，则 Em＝2BLv，θ＝ωt 瞬时值表达式为 e＝Emsin ωt.
发生变化时，闭合回路中就会产生电流．当线圈绕垂直磁场的 轴转动时就会产生交变电流．
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2．交流发电机线圈转一周，电流方向变化几次？
【提示】 变化两次．
线圈转一周，线圈两次经过中性面，电流方向
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第2步 结论——自我总结，素能培养 1．产生原理 由电磁感应理论可知，当闭合回路的部分导体做切割磁感 线的运动或穿过闭合回路的磁通量发生变化时，闭合回路中就 有感应电流产生．当线圈在磁场中转动时，线圈所在的闭合回 路中有感应电流产生，可用如图211所示的装置做实验，当 线圈转动时，可以观察到电流表的指针来回摆动，说明流过电 流表的电流大小和方向都在不停地变化．
4.掌握交变电流的中性面，最大值、瞬时值及方
向的变化．(难点)
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什么是交变电流
[先填空] 1．定义
大小 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 ．
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2．正弦式交变电流 当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈 中产生的交变电流的电流和电压都按 正弦函数规律 种电流叫 正弦式 交变电流． 变化， 这
图 215
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(1)该线圈产生的交变电流电动势的最大值、电流的最大值 分别是多少． (2)若从中性面位置开始计时，写出感应电动势随时间变化 的表达式． (3)线圈从中性面位置开始，转过 30° 时，感应电动势的瞬 时值是多大．
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3．中性面特点 线圈平面垂直于磁感线时，线圈中的感应电流为零，这一 位置叫中性面．线圈平面经过中性面时，电流方向就发生改 变，线圈绕轴转一周经过中性面两次，因此感应电流方向改变 两次．
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第3步 例证——典例印证，思维深化 (多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面 的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是( A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大 B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也 为零 C．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向 就改变一次 D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零
图212
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这五个位置的中间过程，各有变化的电流存在，从图中可 以看到，当ab边向右、cd边向左运动时，感应电流是沿abcd方 向流动的．当ab边向左、cd边向右运动时，感应电流是沿dcba 方向流动的． 由以上分析可知，线圈转动一周的过程中，感应电流的大 小和方向都在变化，每转动一周重复这种变化一次，这样线圈 所在的电路中就出现了大小和方向都做周期性变化的交变电 流．
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2．发电机工作过程中能量是如何转化的？
【提示】
发电机工作时产生的感应电流在磁场中会受到
安培力，安培力的作用总是阻碍转子的运动，在这一过程中发 电机把机械能转变成了电能．
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[后判断] 1．线圈每转一周经过中性面两次．(√) 2．当线圈经过中面性时，穿过线圈的磁通量最大，线圈中 的感应电流也最大．(×) 3．发电机是把机械能转化为电能的装置．(√)
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3．中性面 线圈平面与磁感线垂直的位置，此位置磁通量 最大 ，
感应电动势 为零．
4．表达式 若从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为 e ＝
Emaxsin ωt
5．电能来源
，Emax 是感应电动势的最大值．
转子的 机械能 转化为发电机的 电能 ．
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)
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【思路点拨】
对于交变电流产生过程中各物理量的变化
情况分析，应抓住中性面这个关键位置及各物理量的情况，特 别注意的是此时刻穿过线框平面的磁通量虽最大，但磁通量的 变化率却最小，等于零，电动势等于零，电流等于零．
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怎样产生交变电流
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1.了解交流发电机的结构． 2.知道交变电流 3.掌握交变电流的变化规律及两种表示
的概念及产生原理． 方法．(重点)
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【思路点拨】
由交变电流电动势最大值公式 Em＝nBSω
可求得．由公式：e＝Emsin ωt 可得感应电动势随时间变化的表 达式．代入 θ＝30° 可得瞬时值大小．
【解析】
(1)交变电流电动势的最大值为
Em＝2nBLv＝nBSω＝10×0.5×0.22×10π V≈6.28 V Em 电流的最大值为 Im＝ R ≈6.28 A.
图211
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2．过程分析 如图212所示为线圈转动一周的过程中的几个关键位 置．图甲、丙、戊所示的位置，线圈平面垂直于磁感线，各边 都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫中性 面．图乙、丁所示的位置，线圈平面与磁场方向平行，ab、cd 两边垂直切割磁感线，此时线圈的感应电流达到最大值．
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[后判断] 1．变化的电流都是交变电流．(×) 2．恒定电流的大小方向都不变，所以它是直流电．(√) 3． 线圈只要在匀强磁场中匀速转动就能产生正弦式交变电 流．(×)
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[先填空] 1．基本组成 由产生感应电动势的线圈 (电枢)和产生磁场的磁体 组成． 2．发电机的基本种类 (1)旋转电枢式发电机：电枢 旋转， 磁极 不动； 提供 500 V 以下的电压． (2)旋转磁极式发电机：磁极 旋转，电枢 不动；提供几千 到几万伏的电压，输出功率可达几十万千瓦．
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[再思考] 1． 当正弦交变电流从不同位置开始计时时， 交变电流的瞬 时值的表达式一样吗？
【提示】
不一样．当从中性面开始计时时，交流电的电
动势瞬时值表达式为 e＝Emsin ωt； 当从垂直于中性面的位置开 始计时时，该时刻的电动势瞬时值为最大，瞬时值表达式为 e ＝Emcos ωt.
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【解析】
线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，
穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度与磁 感线平行，即不切割磁感线，所以电动势等于零，也即此时穿 过线框的磁通量的变化率等于零，感应电动势或感应电流的方 向也就在此时刻变化．线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通 量为零，但切割磁感线的两边都是垂直切割，有效切割速度最 大，所以感应电动势最大，也可以说明此时穿过线框的磁通量 的变化率最大．故C、D选项正确．
式为e＝Emcos ωt.
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【答案】
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2．瞬时值表达式的推导 (1)如图 214 为发电机线圈平面图，AB、CD 边切割磁感 线产生的感应电动势 e＝2BLvsin θ.
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(2)若从中性面开始计时，则 Em＝2BLv，θ＝ωt 瞬时值表达式为 e＝Emsin ωt.
发生变化时，闭合回路中就会产生电流．当线圈绕垂直磁场的 轴转动时就会产生交变电流．
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2．交流发电机线圈转一周，电流方向变化几次？
【提示】 变化两次．
线圈转一周，线圈两次经过中性面，电流方向
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第2步 结论——自我总结，素能培养 1．产生原理 由电磁感应理论可知，当闭合回路的部分导体做切割磁感 线的运动或穿过闭合回路的磁通量发生变化时，闭合回路中就 有感应电流产生．当线圈在磁场中转动时，线圈所在的闭合回 路中有感应电流产生，可用如图211所示的装置做实验，当 线圈转动时，可以观察到电流表的指针来回摆动，说明流过电 流表的电流大小和方向都在不停地变化．
4.掌握交变电流的中性面，最大值、瞬时值及方
向的变化．(难点)
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图212
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发电机工作时产生的感应电流在磁场中会受到
安培力，安培力的作用总是阻碍转子的运动，在这一过程中发 电机把机械能转变成了电能．
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[后判断] 1．线圈每转一周经过中性面两次．(√) 2．当线圈经过中面性时，穿过线圈的磁通量最大，线圈中 的感应电流也最大．(×) 3．发电机是把机械能转化为电能的装置．(√)
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3．中性面 线圈平面与磁感线垂直的位置，此位置磁通量 最大 ，
感应电动势 为零．
4．表达式 若从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为 e ＝
Emaxsin ωt
5．电能来源
，Emax 是感应电动势的最大值．
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对于交变电流产生过程中各物理量的变化
情况分析，应抓住中性面这个关键位置及各物理量的情况，特 别注意的是此时刻穿过线框平面的磁通量虽最大，但磁通量的 变化率却最小，等于零，电动势等于零，电流等于零．