脑洞物理6期：交变电流

小鱼儿

勤奋是你生命的密码，能译出你一部壮丽的史诗；思考是学习物理的金钥匙，能帮你析万物之理，判天地之美！ 一、交变电流的概念
1、首先回顾一下直流电吧！

直流电流(DC)：方向不随时间变化的电流，如图a、b、c、d

恒定的流：方向和大小都不随时间变化的电流，如图b

交变电流(AC):大小和方向都随时间周期性变化的电流
交变电流是如何产生的呢？

线框在垂直于磁场方向连续转动，产生的感应电流就是最常见的一种交变电流喽！

交变电流有很多种的，实际生活生产最常见的是正弦式交变电流。

二、正弦式交变电流的产生

1、正弦式交变电流的产生

线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的就是我们最常见的家用正弦式交变电流。

仔细看清楚了，线圈在转动的过程中ab、cd边在切割磁感线哦，ad、bc可不切割哦！——哪个边产生电动势呢？

2、过程分析（注意磁场方向与上图相比有变化哦，转向不变——逆时针）

为了便于分析，大家要学会把关键位置的立体图转化为截面图哦！

四个关键位置：t=0(中性面）、t=T/4(垂直面）、t=T2/4(中性面）、t=T3/4(垂直面）、t=T4/4=0(中性面）

3、两个特殊位置Ⅰ——中性面

中性面的特性记住了吗？它还有一个意思，指电动势既不为正，也不为负，当然也是正、负电动势的分界线喽！ 运用动生电动势的判断方法试一试，此位置（中性面）有没有感应电动势呢？

4、两个特殊位置Ⅱ——垂直面

简称的垂直面可不是指面与 磁感线垂直啊，应该是指与中性面垂直的时刻哦！

5、最大电动势推导

线圈经过垂直面时，切割边L1，另一边L2,可以推导出此时刻线圈中的感应电动势，即为最大电动势Em=NBSω

6、两个特殊位置对比——加深理解、记忆

线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次．

三、交变电流的变化规律

1、分解动作剖析

从中性面开始计时，即t=0——t=T/4，切割磁感线的有效速度V(绿色）逐渐增大V⊥=Vsinωt，ωt=θ（0º-90º变化），所以感应电动势随正弦式函数增大。

从中性面开始计时，即t=0——t=T/4，电流随时间正弦式增大到最大值。 t=T/4——t=2T/4，切割磁感线的有效速度V(绿色）逐渐减小，V⊥=Vsinωt，ωt=θ（90º-180º），所以感应电动势随正弦式函数减小。 从t=T/4——t=2T/4，电流随时间正弦式减小到零。 从t=2T/4——t=3T/4，切割磁感线的有效速度V(绿色）逐渐增大V1=Vsinωt，ωt=θ（180º-270º），所以感应电动势随正弦式函数增大。 从t=2T——t=3T/4，电流变为反向，随时间正弦式增大到最大值。 t=3T/4——t=4T/4，切割磁感线的有效速度V(绿色）逐渐减小，V1=Vsinωt，ωt=θ（270º-360º），所以感应电动势随正弦式函数减小。

从t=3T/4——t=4T/4，电流反向，随时间正弦式减小到零。

2、瞬时电动势表达式推导 如果线框从垂直面开始转动，是不是起始电动势就是最大值呢？这种情况下瞬时电动势的表达式会推导吗？

是不是e=EmNBScosθ呢？嘿嘿嘿，很简单吧！

如果线框从垂直面开始转动，是不是起始电动势就是最大值呢？这种情况下e-t图像是不是余弦函数啊？自己画一下呗！

3、闭合电路中各物理量的计算方法

闭合电路用电器一定的情况下，R+r一定，电流、路端电压是不是利用闭合电路欧姆定律都可以计算出来啊！

四、正弦式交变电流的图像

将各时刻的瞬时值描点就得到它的图像喽！

五、交变电流的种类

六、交流发电机

发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。 转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。转子的功用是产生磁场。安装在定子里边。 定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。定子的功用是产生交流电。 物理讲的是“万物之理”，在我们身边到处都蕴含着丰富的、取之不尽用之不竭的物理知识。只要我们保持一颗好奇之心，注意观察各种自然现象和生活现象，多抬头看看天空，你就会发现物理中的“力、热、电、光、原”知识在生活当中处处都有。一旦养成用物理知识解决身边生活中的各种物理现象的习惯，你就会发现原来物理这么有魅力，这么有趣。

——玉门一中 小鱼儿