文档介绍：第一节 交变电流的产生
教学目的：I、交变电流的产生即变化规律。
2、 会用公式和图像表示交变电流。
3、 培养学生观察实验能力和思维能力。
教学准备：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
(a) (b) (c> (d) (e)
[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be、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、ed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、ed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90°时，处于图d位置，ab、ed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3,从中
性面开始计时，经过时间 t。
此时ab边线速度v以磁感线的夹角也等于 3 t，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：
BLV
Bl
l
sin
1
—・ 2
sin
eab
一
t
——
Bl
t
2
2
ecd
BLV
Bl
l
sin
t
1
Bl2
sin
t
2
2
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
2
e Bl sin t BS sin t
当线圈平面跟磁感线平行时，即 3 t= n /2，这时感应电动势最大值 s n=BS 3
感应电动势的瞬时表达式为 e= s msin 3 t
e Bl 2 sin t BS sin t
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
e s m .
i sin t
R R
感应电流瞬时值表达式 i=l msin 3 t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 t），纵坐标表示感应电动势 e （感应电流I）。
(a) (b) (c) (d) (e)
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
.1妙
例题:
一矩形线圈，面积为 s,匝数为N，在场强为B的匀强磁场中绕着中轴 oo '做匀速转动， 角速度为3,磁场方向与转轴垂直，当线圈转到中性面开始计时，求： （1 ）线圈中感应电动
势的最大值？ （ 2）线圈中感应电动势随时间变化的表达式？ （ 3）若线圈中的电阻为 R,则
线圈中的电流的最大值为多少？ （ 4）线圈中的电流瞬时表达式？
解：（1）对于单匝线圈eab ecd Blvsin t Bl,上sin t
2
e 2eab Bl,l2 sin t Bs sin t
当线圈为N匝时 Ne N