交流电的产生和变化规律ppt|交流电的产生和变化规律
【jiaoan.jxxyjl.com--高一物理教案】
教学用具: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.
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
投影显示:矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程.
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(甲图),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.
(2)当线圈平面逆时针转过
时(乙图),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 时(丙图),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 时,处于图(丁)位置,ab、cd边的瞬时速度方向,跟线圈经过图(乙)位置时的速度方向相反,产生的感应电动势方向也跟在(图乙)位置相反.
(5)再转过 线圈处于起始位置(戊图),与(甲)图位置相同,线圈中没有感应电动势.
在场强为 的匀强磁场中,矩形线圈边长为 ,逆时针绕中轴匀速转动,角速度为 ,从中性面开始计时,经过时间
.线圈中的感应电动势的大小如何变化呢?线圈转动的线速度为 ,转过的角度为 ,此时ab边线速度 以磁感线的夹角也等于 ,这时ab边中的感应电动势为:
同理,cd边切割磁感线的感应电动势为:
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,所以当线圈平面跟磁感线平行时,即 ,这时感应电动势最大值 ;
.
感应电动势的瞬时表达式为:
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 ,则电路的感应电流的瞬时值为表达式 .
感应电流瞬时值表达式为 ,这种按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流.
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 ),纵坐标表示感应电动势 (感应电流 ).
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.
三、小结:
1、交流电的产生12
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.
2、交流电的变化规律
感应电动势的瞬时表达式为: .
感
应电流瞬时值表达式: .3、交流电的图像
4、交流发电机
(1)发电机的基本组成:①电枢.②磁极.
(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.
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