交變電流是怎樣變化的？是否發生變化？
交變電流的產生
[演示1]:出示手搖發電機模型,並連接演示電流表
當線圈在磁場中轉動時,電流表的指針隨著線圈的轉動而擺動,線圈每轉動壹周指針左右擺動壹次.
表 明:電流強度的大小和方向都做周期性的變化,這種電流叫交流電.
2,交變電流的變化規律
[演示2]:矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動的四個過程
分 析:線圈bc,da始終在平行磁感線方向轉動,因而不產生感應電動勢,只起導線作用.
(1)線圈平面垂直於磁感線(a圖),ab,cd邊此時速度方向與磁感線平行,線圈中沒有感應電動勢,沒有感應電流.
教師強調指出:這時線圈平面所處的位置叫中性面.
中性面的特點:線圈平面與磁感線垂直,磁通量最大,感應電動勢最小為零,感應電流為零.
(2)當線圈平面逆時針轉過900時(b圖),即線圈平面與磁感線平行時,ab,cd邊的線速度方向都跟磁感線垂直,即兩邊都垂直切割磁感線,這時感應電動勢最大,線圈中的感應電流也最大.
(3)再轉過900時(c圖),線圈又處於中性面位置,線圈中沒有感應電動勢.
(4)當線圈再轉過900時,處於圖d位置,ab,cd邊的瞬時速度方向,跟線圈經過圖(b)位置時的速度方向相反,產生的感應電動勢方向也跟在(圖b)位置相反.
(5)再轉過900線圈處於起始位置(e圖),與a圖位置相同,線圈中沒有感應電動勢.
小結:線圈平面每經過中性面壹次,感應電流的方向就改變壹次,因此線圈轉動壹周,感應電流的方向改變兩次.
提出問題:線圈中的感應電動勢的大小如何變化呢
在場強為B的勻強磁場中,矩形線圈邊長為L,逆時針繞中軸勻速轉動,角速度為ω,從中性面開始計時,經過時間t.
線圈轉動的線速度為v=ωL/2,轉過的角度為θ=ωt,
此時ab邊線速度v與磁感線的夾角也等於ωt,這時ab邊中的感應電動勢為eab
同理,cd邊切割磁感線的感應電動勢為ecd:
就整個線圈來看,因ab,cd邊產生的感應電勢方向相同,是串聯,所以
當線圈平面跟磁感線平行時,即ωt=π/2,這時感應電動勢最大值εm=BSω
感應電動勢的瞬時表達式為e= εmsinωt
可見在勻強磁場中,勻速轉動的線圈中產生的感應電動勢是按正弦規律變化的.即感應電動勢的大小和方向是以壹定的時間間隔做周期性變化.
當線圈跟外電路組成閉合回路時,設整個回路的電阻為R,則電路的感應電流的瞬時值為表達式
感應電流瞬時值表達式 i=Imsinωt
這種按正弦規律變化的交變電流叫正弦式電流