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课件网) 3.2交变电流的产生 什么是交变电流？ 方向随时间变化的电流。 交变电流是如何产生的呢？ 根据法拉第电磁感应定律，只要通过闭合导体的磁通量发生变化，就可以产生感应电动势和感应电流。 让闭合导体与磁极间做相对运动是最简单的方式。 发电机就是利用这种方式制成的 机械能转化为电能 1、交流发电机 磁极 磁极 电枢（线圈） 发电机根据旋转主体不同可分为： 1、旋转电枢式发电机 2、旋转磁极式发电机 发电机中转的称为转子，不转的称为定子 有的使用永久磁铁 有的使用电磁铁 线圈端头的滑环 电刷 用来产生感应电动势的线圈（叫电枢） 用来产生磁场的磁极 用发电机产生交变电流 如图3-6，将发电机的输出端通过滑动变阻器与电流计的两个接线柱连接。转动手柄，让线圈持续在磁极中转动。观察电流计指针的偏转情况。 线圈在磁场中转动时，电流计指针来回偏转。 线圈在磁场中转动时，感应电流的大小和方向都随时间做周期性变化，线圈每转动一周，电流方向改变两次。产生的电流是交变电流。 能产生大小和方向随时间做周期性变化电流的发电机，称为交流发电机。 2、正弦式交变电流的产生原理 交流发电机是如何产生大小和方向都随时间做周期性变化的电流的？ 物理学中，把这个位置称为中性面。 没有边切割磁感应线 B⊥S， Φ最大，E=0 , I=0 特点: 感应电流方向：d → c → b → a ab、dc边垂直切割磁感应线 特点: B//S，Φ=0，E 最大，I 最大 没有边切割磁感应线 特点: B⊥S， Φ 最大，E=0 , I=0 （中性面） 感应电流方向：a → b → c → d 特点: ab、dc边垂直切割磁感应线 B//S，Φ=0，E 最大，I 最大 当线圈继续转过 90°时，就回到图 （a）所示的位置，交变电流完成了一次周期性变化。接下来，线圈将重复上述转动过程，线圈中的电流也将重复上述变化过程。 在线圈的转动过程中，感应电动势和感应电流的大小和方向随时间呈周期性变化。 中性面：线框平面与磁感线垂直的位置。 线圈处于中性面 特点 线圈垂直中性面 每次经过中性面电流方向发生改变，线圈转一周，两次经过中性面，电流的方向改变两次。 3、正弦式交变电流的变化规律 感应电动势和感应电流随时间的变化有何规律？ 设矩形线圈的ab边长为l，ad边为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，从中性面开始计时， ab边的线速度 v1 v2 速度方向与磁感应强度的夹角也为θ，速度v分解为：v1 ⊥ B, v2 // B cd边也会产生和ab边大小相等的感应电动势，且ab边与cd边的电动势是同向串联的，所以整个线圈产生的感应电动势为： v1 v2 若线圈有n匝，相当于n个完全相同的电源串联 只含有电阻的交流电路中， 设回路中外电阻为R；r为线圈电阻 感应电流瞬时值和导体两端电压瞬时值Y也呈正弦规律变化。 交流电的图像 在匀强磁场中有一矩形线圈，绕线圈平面内垂直于磁感线的轴匀速转动。线圈中产生的感应电动势随时间变化的图像如图3-9所示，试求出该感应电动势的最大值、有效值、周期和频率，写出该感应电动势随时间变化的关系式。 电动势的最大值： Em=10 V 有效值： 周期： T=0.02 s 频率： 角速度： rad/s 瞬时值表达式： 解： V 在上例中，如果以t=0.5×10-2 s为计时起点，其他条件不变。写出感应电动势随时间变化的关系式。 正弦 余弦 条件 经中性面时开始计时 垂直中性面时开始计时 电动势 e=Emsinωt e=Emcosωt 电流 i=Imsinωt u=Umsinωt 电压 i=Imcosωt u=Umcosωt 交变电流的变化规律 如果我们从线圈平面转到与中性面成某一夹角φ0的位置开始计时，那么经过时间t之后，线圈平面跟中性面之间的夹角就是ωt+ φ0.(图3-10),这时交变电动势瞬时值为e=Emsin(ωt+ φ0),它的大小和方向都随 ... ...
