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课件网) 第2节 交变电流的产生 知识 清单破 知识点 1 知识点 1 交流发电机 1.原理:由法拉第电磁感应定律可知,只要通过闭合回路的磁通量发生变化,就可以产生感应 电动势和感应电流。 2.构造:发电机主要是由线圈(电枢)和磁极两部分组成。 3.种类:旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机。 4.交流发电机: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。 1.实验原理:闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,感应电流的大小和方向都随 时间做周期性变化。 2.过程分析 中性面:线圈平面与磁感线垂直的位置叫作中性面。 (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,线圈中的感应电动势 为零,感应电流为零。 (2)线圈经过中性面时,感应电流改变方向,线圈转动一周,通过中性面两次,感应电流方向改变 两次。 (3)交流电的产生的过程分析(如图所示): 知识点 1 知识点 2 正弦式交变电流的产生原理 知识点3 正弦式交变电流的变化规律 1.规律(从中性面开始计时) e=Em sin ωt(其中:Em=nBSω) i=Im sin ωt(其中:Im= ) u=Um sin ωt(其中:Um=Im·R) 2.正弦式交变电流的图像 1.在匀强磁场中线圈绕垂直于磁场的转轴匀速转动,通过中性面时,磁通量最大,感应电动势 最大。 ( ) 在匀强磁场中线圈绕垂直于磁场的转轴匀速转动,通过中性面时,磁通量最大,感应电动势为 零。 2.表达式为e=Em sin ωt的交变电流为正弦式交变电流,表达式为e=Em sin 的交变电流 也是正弦式交变电流。 ( ) 3.线圈绕垂直于磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦式交变电流,峰值越大,则瞬时值也 越大。 ( ) 线圈绕垂直于磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦式交变电流,瞬时值按正弦规律变 化,峰值越大,瞬时值的最大值越大。 知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。 √ 疑难 情境破 疑难1 正弦式交变电流的产生和变化规律 讲解分析 1.产生过程 从线圈在中性面位置时开始计时,t=0时,线圈各边都不切割磁感线,线圈中没有感应电动势, 如图甲所示;t= T时,ab、cd两边切割磁感线,产生感应电动势和感应电流,感应电动势大小Em =nBSω,线圈中感应电流方向是d→c→b→a,如图乙所示;t= T时,线圈各边都不切割磁感线,线 圈中没有感应电动势产生,如图丙所示;t= T时,ab、cd两边切割磁感线,产生感应电动势和 感应电流,感应电动势大小Em=nBSω,线圈中感应电流方向是a→b→c→d,如图丁所示;t=T时, 图戊同图甲情况。 以电流方向“沿a→b→c→b”为正,在横坐标轴上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时 对应的时刻,可画出感应电流随时间变化的曲线如图所示。 2.两个特殊位置物理量的特点比较 中性面 与中性面垂直的位置 图示 位置 线圈平面与磁场方向垂直 线圈平面与磁场方向平行 磁通量 最大 零 磁通量的变化率 零 最大 感应电动势 零 最大 感应电流 零 最大 电流方向 改变 不变 3.正弦式交变电流的瞬时值表达式 (1)从中性面开始计时 ①e=nBSω sin ωt=Em sin ωt。 ②i= = sin ωt=Im sin ωt。 ③u=iR=ImR sin ωt=Um sin ωt。 (2)从垂直于中性面位置(即从线圈平面与磁场方向平行时)开始计时 ①e=Em cos ωt; ②i=Im cos ωt; ③u=Um cos ωt。 4.求解交变电流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,以确定交变电流是按正弦规律变化还是按余弦规律 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=Em sin ωt或e=Em cos ωt。 疑难2 交变电流的“四值” 讲解分析 1.平均值的求法 交变电流的图像中,图线与横轴(t轴)所围的面积跟时间的比值表示交变电流的平均值。在电 磁感应现象中,电路中产生 ... ...
