《交变电流的产生》课件

交变电流的产生当线圈在磁场中旋转或磁场在线圈中变化时,便会在线圈中产生交变电流这种交变电流的方向和大小会随着磁场的变化而不断改变,形成周期性的电流变化引言什么是交变电流？为什么要学习交变电流？交变电流是指电流和电压随时间学习交变电流的知识对于理解和周期性地变化的电流它是电力应用电力系统、电子设备和电力系统中最重要和常见的形式之一传输等领域至关重要学习目标通过本课程,学习掌握交变电流的产生原理、特点、测量以及应用,为后续学习打下基础什么是交变电流交流电流概念交变电流波形交变电流是指电流的方向和大小交变电流的电流波形呈现正弦曲随时间周期性变化的电流,与直流线,随时间而周期性地变化其电电流不同它可以在导体内顺时压也遵循正弦规律针或逆时针流动交变电流特点与直流电流相比,交变电流可以通过变压器改变电压,可以用于电力传输,并可以被电机驱动交变电流与直流电流的区别直流电流交变电流电源的差异直流电流是电流的方向和大小都保持不变的交变电流是电流的方向和大小都随时间周期直流电源可以是电池或电源装置,而交变电电流它的波形图表现为一条水平的直线性变化的电流它的波形图呈现连续的正弦流来源于交流发电机或电网供给两种电流曲线的应用场景也不同交变电流的特点周期变化有效值功率因数谐波含量交变电流的电流和电压是周期交变电流的有效值等于直流电交变电路中,有功功率和视在交变电流往往含有基波以外的性变化的,即会随时间不断重流产生的功率与负载相等的电功率的比值称为功率因数,它其他频率分量,这些分量称为复上升和下降流值反映了电路的功率利用效率谐波,会影响电路的功率输送效率电磁感应定律磁场变化电磁感应定律描述了磁场的变化会产生感应电动势和感应电流电磁感应当导体穿过磁场或磁场在导体周围变化时,都会产生感应电流发电机原理电磁感应定律是发电机和变压器等电磁设备的基本工作原理电磁感应现象电磁感应现象指当导体在磁场中运动或磁场发生变化时,会在导体中产生感应电动势和感应电流的现象这种现象是由电磁感应定律所描述的当导体在磁场中运动时,磁通量的变化会在导体中产生感应电动势,驱使感应电流在导体中流动这种感应电流的方向由感应电动势的方向决定,与电磁感应定律一致法拉第电磁感应定律定律概述定律内容现象解释应用价值法拉第电磁感应定律是描述电该定律指出,当磁通量在导体比如,当线圈在磁场中运动时,法拉第电磁感应定律为各种电磁感应现象的基本定律它阐中发生变化时,就会在导体中线圈中就会产生感应电动势,磁感应设备的设计和应用提供述了通过变化磁通量产生感应产生感应电动势,感应电动势从而产生感应电流这就是电了理论基础,如发电机、电动电动势和感应电流的原理的大小与磁通量变化的速度成磁感应的基本原理机、变压器等正比感应电动势根据法拉第电磁感应定律,当磁通量在闭合回路中发生变化时,就会在这个回路中产生感应电动势这种感应电动势的大小取决于磁通量变化的大小和速度感应电动势是一种电磁感应现象产生的电动势感应电流的方向感应电流的方向朗瓦兹定律感应电流方向推导根据法拉第电磁感应定律,当导体在磁场中根据朗瓦兹定律,感应电流的方向总是与导通过右手定则或洛伦兹力定律可以推导出感运动时会产生感应电流感应电流的方向由体运动方向和磁场方向之间形成的角度最小应电流的方向这样可以更好地理解和预测导体运动的方向和磁场的方向决定,符合朗的那个方向相反这样可以产生最大的感应感应电流的流向瓦兹定律电动势感应电流的大小感应电流的大小由感应电动势和电路电阻共同决定感应电动势越大，电流越大；电路电阻越小，电流越大影响因素磁场强度、线圈面积、线圈匝数、线圈位置、电路电阻等感应电流的大小可通过电磁感应定律计算得出实际应用中,需要根据具体情况合理设计线圈和电路,以达到所需的感应电流大小感应电磁力产生电磁力感应电磁力的方向12根据电磁感应定律,当导体在变感应电磁力的方向可以通过列化的磁场中运动时,会在导体中克司定则确定,其方向垂直于导产生感应电动势,进而产生感应体的运动方向和磁感应强度的电流,从而也会产生感应电磁力方向感应电磁力的应用3感应电磁力广泛应用于电动机、发电机、变压器等电气设备中,是电磁感应的重要应用之一电磁感应应用发电机变压器电磁感应的主要应用是用于发电变压器利用电磁感应的原理,可以机的工作原理通过感应产生交改变交流电的电压大小,广泛应用流电,是现代发电的基础于电力系统中电磁感应计量电磁制动各种计量仪表,如电流表、电压表电磁感应可产生电磁力,用于制动、功率表等,都是利用电磁感应的机械设备,如电磁铁门禁系统等原理来测量和显示电量发电机的原理电磁感应1根据电磁感应定律,当导体在磁场中运动时会产生感应电动势,这就是发电机的基本原理转子和定子2发电机由转子和定子组成转子是一个带有线圈的转轴,定子则是一个由铁芯和线圈组成的固定部分发电过程3当转子在定子磁场中旋转时,导体线圈会切割磁力线,产生感应电动势,从而产生交流电流发电机的构造发电机由转子和定子两大部分构成转子是可旋转的核心部件,通常由电磁铁或永磁铁组成定子是固定的外壳,内部绕有线圈,负责产生交变磁场当转子旋转时,磁场在定子绕组中产生感应电动势,从而产生交流电发电机的构造保证了电磁感应效果,确保高效的电力输出发电机的工作过程电磁感应1导体在磁场内运动时会产生感应电动势转子运转2转子在磁场内旋转会产生交变的感应电动势电流产生3感应电动势驱动电流在外电路中流动发电机的工作过程就是利用电磁感应原理当转子在磁场内运转时，导体会切割磁力线产生感应电动势这种交变的感应电动势会驱动电流在外电路中流动,从而产生交流电整个过程依赖于电磁感应的原理直流发电机线圈结构直流发电机的转子由金属线圈组成,将电磁感应线圈安装在整流极构成整流装置整流器将交流电转换为直流电,使发电机输出为直流电电磁激励电流通过励磁线圈产生磁场,使机械能转化为电能交流发电机交流发电机的结构交流发电机的工作原理三相交流发电机交流发电机由转子和定子两部分组成转子当转子旋转时,导体在磁场中切割磁力线,产大型交流发电机通常采用三相设计,可以产由铁芯和电磁绕组构成,定子则由更大的铁生感应电动势这些感应电动势按正弦规律生三相交流电压三相交流电压的三条线之芯和绕组组成当转子旋转时,就会在定子变化,从而产生交流电压转子越快旋转,产间相位差为120度,这样可以提高发电机的功绕组中产生交变磁场,从而产生交流电压生的交流电压频率就越高率输出交流发电机的特点可靠性高效率高出力大适用范围广交流发电机采用简单的结构设交流发电机可以达到较高的能交流发电机容量大、发电功率交流发电机广泛应用于工业、计,运行稳定可靠,维护方便,使量转换效率,将机械能高效转高,可满足大型工厂和城市的农业、交通等领域,为社会发用寿命长化为电能用电需求展提供重要动力交流电的发生电磁感应1磁场变化引起电流流动机械运动2转动发电机产生交流电磁感应定律3电磁感应发生感应电动势交流电的发生源于电磁感应现象当磁场发生变化时，就会在导体中产生感应电动势通过机械运动,如转动发电机,可以产生连续变化的磁场,从而产生交变的感应电动势,也就是交流电这是交流电产生的基本原理,遵循法拉第电磁感应定律交流电的形成电磁感应当导体在磁场中运动时,会产生感应电动势,这就是电磁感应现象的基础电源转子旋转在发电机中,转子的旋转会导致磁场的变化,进而产生感应电动势电压波形感应电动势随时间变化呈现正弦形波,这就是交流电的波形特点交流电的波形交流电的波形是一种周期性变化的电压或电流与直流电相比，交流电的电压和电流会随时间呈现出上下波动的形式通常以正弦波的波形描述交流电交流电波形的特点包括周期性、正弦曲线形状、峰值和有效值等这些特点决定了交流电在工业和家庭中的广泛应用交流电的周期和频率1周期交流电的一个完整循环的时间50Hz频率每秒钟交流电完成的循环数60Hz频率北美地区交流电的标准频率交流电的周期是完成一个完整循环所需的时间频率则是每秒钟完成的循环数常见的交流电频率有50Hz和60Hz两种一个国家或地区的交流电频率是标准化的,例如北美地区通常使用60Hz交流电压的有效值交流电压的有效值是指交流电压的平均能量传送能力,相当于直流电压的平方根值这个值表示了交流电压在一个周期内对电路产生的实际效能,是交流电压的一个重要特征交流电流的有效值交流电流的有效值表示交流电流的平均功率值，即与直流电流产生的功率相等的值计算方法有效值等于正弦波电流在一个周期内的平均值，等于峰值除以根号2实际意义交流电流的有效值反映了其能产生的热效应或者电磁效应正弦交流电波形规则周期与频率正弦交流电的波形是一条完美的每个完整的周期持续一定时间,其正弦曲线,表示电压或电流随时间倒数即为频率,表示每秒钟周期的以周期性变化数量正弦函数特性正弦交流电可以用三角函数精确描述,具有周期性、振幅和相位等特性正弦交流电的特点波形方向正弦交流电的电压和电流波形呈现正正弦交流电的电流方向周期性地变化,弦曲线波峰和波谷规律性地交替出电压和电流之间存在相位差现周期性能量正弦交流电的电压和电流都呈现周期正弦交流电能量在一个周期内呈现周性变化,周期和频率是其重要特征期性变化,平均值为零正弦交流电的应用电力传输电机驱动12正弦交流电广泛应用于电力系正弦交流电可以驱动各类电动统中,可以通过变压器改变电压机,如交流异步电机、交流同步,实现高压输电和低压配电电机等,广泛应用于工业生产家用电器通信系统34家用电器如电灯、电视、冰箱正弦交流电还广泛应用于通信等大多采用正弦交流电供电,为系统的载波信号传输,如广播电人们提供生活便利台、电视台等交变电流的产生通过课程的学习,我们已经了解了交变电流的基本概念、特点以及产生的原理让我们总结一下这一章的重点内容,为下一个主题做好准备。