
演示:觀(guān)察直流電和交變電流的波形圖
1. 直流電流(DC)
方向不隨時(shí)間變化的電流稱(chēng)為直流。 電池供給的電流,大小和方向都不隨時(shí)間變化,所以屬于直流。
2.交變電流(AC)
電流、電壓大小和方向隨時(shí)間做周期性變化,這樣的電流叫作交變電流。
例題1:下列表示交變電流的有( )
矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)
思考:為什么會(huì)產(chǎn)生電流?
當(dāng)線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),哪些邊切割磁感線(xiàn)?
①線(xiàn)圈通過(guò)中性面瞬間不切割磁感線(xiàn),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流為零。
③每當(dāng)線(xiàn)圈經(jīng)過(guò)中性面一次,感應(yīng)電流方向就改變一次。
②中性面位置磁通量最大,磁通量的變化率等于0。
線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)垂直的位置
例題2:一矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)線(xiàn)圈通過(guò)中性面時(shí)( )A.線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)方向平行 B.通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量達(dá)到最大值C.通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化率達(dá)到最大值 D.線(xiàn)圈中的電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值
思考:線(xiàn)圈由甲轉(zhuǎn)到乙,由乙轉(zhuǎn)到丙,由丙轉(zhuǎn)到丁,由丁轉(zhuǎn)到甲的過(guò)程中電流大小變化嗎?若變,如何變?
三、交變電流的變化規(guī)律
在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,矩形線(xiàn)圈AB邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1,BC邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2,逆時(shí)針繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度為ω,從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)時(shí)間t,線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少?
①線(xiàn)圈與中性面的夾角是多少?
②AB邊速度方向與磁場(chǎng)方向夾角多大?
③AB邊的速度是多少?
④AB邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?
⑤線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?
若線(xiàn)圈的匝數(shù)為N匝呢?
1.電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間變化的規(guī)律:
2.負(fù)載兩端的電壓u隨時(shí)間變化的規(guī)律:
3.電流i隨時(shí)間變化的規(guī)律:
思考:磁通量變化規(guī)律?
1.發(fā)電機(jī)的基本組成:①用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線(xiàn)圈(叫電樞)②用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極2.發(fā)電機(jī)的基本種類(lèi):①旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)(電樞動(dòng),磁極不動(dòng))②旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)(磁極動(dòng),電樞不動(dòng))
無(wú)論哪種發(fā)電機(jī),轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子,不動(dòng)的部分叫定子。
1.判斷正誤:(1)只要線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng),就可以產(chǎn)生交變電流。( ?。?)當(dāng)線(xiàn)圈中的磁通量最大時(shí),產(chǎn)生的電流也最大。( )(3)當(dāng)線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)垂直時(shí),線(xiàn)圈中沒(méi)有電流。( ?。?)按正弦規(guī)律變化的交變電流稱(chēng)為正弦式交變電流。( ?。?)電子技術(shù)中所用到的交變電流全都是正弦式交變電流。( )
2.一閉合矩形線(xiàn)圈abcd繞垂直于磁感線(xiàn)的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線(xiàn)圈平面位于如圖甲所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示,下列說(shuō)法正確的是( )A.t1、t3時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化率最大B.t1、t3時(shí)刻線(xiàn)圈中感應(yīng)電流方向改變C.t2、t4時(shí)刻線(xiàn)圈中磁通量最大D.t2、t4時(shí)刻線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小
3.如圖所示,一矩形閉合線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸OO′以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng),從線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),則在這段時(shí)間內(nèi)( )A.線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流一直在減小B.線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流先增大后減小C.穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量一直在減小D.穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的變化率先減小后增大
4.如圖所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖,關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn),正確的說(shuō)法是( )A.線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,指針左右擺動(dòng)兩次B.圖示位置為中性面,線(xiàn)圈中無(wú)感應(yīng)電流C.圖示位置ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→bD.線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí),磁通量變化率為零
5.有一個(gè)10匝正方形線(xiàn)框,邊長(zhǎng)為20cm,線(xiàn)框總電阻為1Ω,線(xiàn)框繞OO′軸以10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),如圖所示,垂直于線(xiàn)框平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T。問(wèn):(1)該線(xiàn)框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)最大值、電流最大值分別是多少?(2)線(xiàn)框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值是多大?(3)寫(xiě)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。
(1)6.28V 6.28A(2)5.44V(3)e=6.28sin10πtV
6.如圖所示為交流發(fā)電機(jī)示意圖,線(xiàn)圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上,CD邊連在滑環(huán)L上,導(dǎo)體做的兩個(gè)電刷E、F分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上,線(xiàn)圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接。關(guān)于其工作原理,下列分析正確的是( ?。〢.當(dāng)線(xiàn)圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大B.當(dāng)線(xiàn)圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間,線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流最大C.當(dāng)線(xiàn)圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最小D.當(dāng)線(xiàn)圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間,線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流最小
7.如圖甲所示,單匝矩形線(xiàn)圈的一半放在具有理想邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線(xiàn)圈軸線(xiàn)OO′與磁場(chǎng)邊界重合。線(xiàn)圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),并規(guī)定電流方向沿a→b→c→d→a為正方向,則線(xiàn)圈內(nèi)感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像是圖乙中的( ?。?br/>8.關(guān)于交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律,下列說(shuō)法中正確的是( ?。〢.周期性變化的電流叫作交變電流B.交流發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈中磁通量最大時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也最大C.當(dāng)線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)平行時(shí),線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為零D.交變電流一定按正弦規(guī)律變化E.線(xiàn)圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)就可以產(chǎn)生正弦式交變電流
9.如圖中各圖面積均為S的線(xiàn)圈均繞其對(duì)稱(chēng)軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),能產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)e=BSωsinωt的圖是( )
10.一個(gè)匝數(shù)N=100匝的線(xiàn)圈所包圍的面積S=0.02m2,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=0.5T中繞垂直于磁感線(xiàn)的軸以角速度ω=100πrad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在線(xiàn)圈中產(chǎn)生交流電,若自線(xiàn)圈通過(guò)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),那么在圖中能夠反映線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖像可能是( )
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