第1个回答 2013-11-18
电流的大小和方向都随时间变化,称变动电流,其中一个周期内电流的平均值为零的变动电流,称为交变电流.(交流)
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
[演示2]: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(a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900时(b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900时(c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900时,处于图d位置,ab,cd边的瞬时速度方向,跟线圈经过图(b)位置时的速度方向相反,产生的感应电动势方向也跟在(图b)位置相反.
(5)再转过900线圈处于起始位置(e图),与a图位置相同,线圈中没有感应电动势.
小结:线圈平面每经过中性面一次,感应电流的方向就改变一次,因此线圈转动一周,感应电流的方向改变两次.
提出问题:线圈中的感应电动势的大小如何变化呢
在场强为B的匀强磁场中,矩形线圈边长为L,逆时针绕中轴匀速转动,角速度为ω,从中性面开始计时,经过时间t.
线圈转动的线速度为v=ωL/2,转过的角度为θ=ωt,
此时ab边线速度v与磁感线的夹角也等于ωt,这时ab边中的感应电动势为eab
同理,cd边切割磁感线的感应电动势为ecd:
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ωt=π/2,这时感应电动势最大值εm=BSω
感应电动势的瞬时表达式为e= εmsinωt
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R,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 i=Imsinωt
这种按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流