第一节认识交变电流第二节交变电流的描述ppt课件

1、第一节认识交变电流第一节认识交变电流第二节交变电流的描画第二节交变电流的描画课标定位课标定位学习目的：学习目的：1.了解交变电流、直流的概念了解交变电流、直流的概念2了解交变电流的产生，会分析线圈转动一周中电了解交变电流的产生，会分析线圈转动一周中电动势和电流方向的变化动势和电流方向的变化3知道交变电流的变化规律及表示方法知道交变电流的变化规律及表示方法4知道交变电流的峰值、瞬时值的含义知道交变电流的峰值、瞬时值的含义重点难点：重点难点：1.交变电流的产生和变化规律交变电流的产生和变化规律2正弦交变电流表达式的推导正弦交变电流表达式的推导第第一一二二节节中心要点突破中心要点突破课堂互动讲练课堂

2、互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案课标定位课标定位课前自主学案课前自主学案一、察看交变电流的图象一、察看交变电流的图象1交变电流：交变电流：_和和_都随时间做周期都随时间做周期性变化的电流性变化的电流2直流：直流：_不随时间变化的电流不随时间变化的电流3波形图：波形图：_或或_随时间变化的图象随时间变化的图象叫波形图，通常用叫波形图，通常用_来察看波形图来察看波形图强弱强弱方向方向强弱和方向强弱和方向电流电流电压电压示波器示波器二、交变电流的产生二、交变电流的产生1交变电流的产生交变电流的产生(1)产生原理：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感产生原理：矩形线圈在匀强磁场中绕

3、垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的是线的轴匀速转动，产生的是_电流电流交变电流的大小和方向分别由交变电流的大小和方向分别由_定定律和律和_定律确定定律确定(填电磁感应规律填电磁感应规律)交变交变法拉第电磁感应法拉第电磁感应楞次楞次(2)产生过程产生过程(如图如图211所示所示)2中性面中性面(1)中性面：线圈平面中性面：线圈平面_(填填“平行或平行或“垂直垂直)于磁感线时的位置叫做中性面于磁感线时的位置叫做中性面(2)中性面特点：线圈平面经过中性面时，中性面特点：线圈平面经过中性面时，_为为零，零，_最大，因此电流方向发生改动，线最大，因此电流方向发生改动，线圈每转一周，电流方向改动圈每转一周，

4、电流方向改动_次线圈垂直于中次线圈垂直于中性面时，性面时，_为零，为零，_最大最大垂直垂直电流电流磁通量磁通量磁通量磁通量电流电流两两思索感悟：思索感悟：1线圈在中性面时，穿过线圈的磁通量、磁通量的线圈在中性面时，穿过线圈的磁通量、磁通量的变化率及线圈中的电流为多少？变化率及线圈中的电流为多少？提示：线圈在中性面位置时，磁感线与线圈平面垂提示：线圈在中性面位置时，磁感线与线圈平面垂直，穿过线圈平面的磁通量最大，磁通量的变化率直，穿过线圈平面的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，线圈中电流为零为零，感应电动势为零，线圈中电流为零三、用函数表达式描画交变电流三、用函数表达式描画交变电流

5、1函数方式：函数方式：N匝面积为匝面积为S的线圈以角速度的线圈以角速度转动，转动，从中性面开场计时，如图从中性面开场计时，如图212所示，所示，图图212那么那么e_.用用Em表示峰值表示峰值NBS，那，那么么e_.电流电流i_.假设线圈假设线圈从磁感线与线圈平面平行的位置开场计时，上面表从磁感线与线圈平面平行的位置开场计时，上面表达式变为：达式变为：e_，i_.2正弦式交流电：按正弦式交流电：按_规律变化的交变电流，规律变化的交变电流，简称简称_NBSsintEmsintImsintNBScostImcost正弦正弦正弦式电流正弦式电流四、用图象描画交变电流四、用图象描画交变电流1正弦交流电

6、的图象正弦交流电的图象(1)图象：图象：函数函数图象图象瞬时电动瞬时电动势势eEmsint瞬时电压：瞬时电压：uUmsint瞬时电流：瞬时电流：iImsint注：表达式中注：表达式中Em、Um、Im分别是电动势、电压、分别是电动势、电压、电流的电流的_，而，而e、u、i那么是这几个量的那么是这几个量的_(2)物理意义：描画交变电流物理意义：描画交变电流(电动势电动势e，电流，电流i，电，电压压U)随时间随时间t(或角度或角度t)变化的规律变化的规律峰值峰值瞬时值瞬时值2其他交变电流其他交变电流图图213思索感悟思索感悟2交变电流的大小能否一定变化？它与直流电的交变电流的大小能否一定变化？它与直

7、流电的最大区别是什么？最大区别是什么？提示：交变电流的大小不一定变化，如方形波电流，提示：交变电流的大小不一定变化，如方形波电流，它与直流电的最大区别是方向发生周期性的变化它与直流电的最大区别是方向发生周期性的变化中心要点突破中心要点突破一、怎样了解交变电流产生的原理一、怎样了解交变电流产生的原理1产生原理：在匀强磁场中，让一矩形线圈绕垂直产生原理：在匀强磁场中，让一矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，就得到了大小和方向于磁场方向的轴匀速转动时，就得到了大小和方向都随时间变化的交变电流都随时间变化的交变电流2过程分析：图过程分析：图214所示为线圈转一周过程中所示为线圈转一周过程中的几个关

8、键位置，图中甲、丙、戊所示的位置，线的几个关键位置，图中甲、丙、戊所示的位置，线圈平面垂直于磁感线，各边都不切割磁感线，线圈圈平面垂直于磁感线，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫中性面图乙、丁中没有感应电流，这样的位置叫中性面图乙、丁所示的位置，线圈平面与磁场方向平行，所示的位置，线圈平面与磁场方向平行，ab、cd两两边垂直切割磁感线，此时线圈中的感应电流到达最边垂直切割磁感线，此时线圈中的感应电流到达最大值大值图图214这五个位置的中间过程，各有变化的电流存在，从这五个位置的中间过程，各有变化的电流存在，从图中可以看到，当图中可以看到，当ab边向右、边向右、cd向左运动时，

9、感应向左运动时，感应电流是沿电流是沿abcd方向流动的；当方向流动的；当ab边向左，边向左，cd边向右边向右运动时，感应电流是沿运动时，感应电流是沿dcba方向流动的方向流动的由以上分析可知，线圈转一周的过程中，感应电流由以上分析可知，线圈转一周的过程中，感应电流的大小和方向都在不停地变化，每转一周反复这种的大小和方向都在不停地变化，每转一周反复这种变化一次，这样线圈所在的电路中就出现了大小和变化一次，这样线圈所在的电路中就出现了大小和方向都做周期性变化的交变电流方向都做周期性变化的交变电流即时运用即时运用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1(单项选择单项选择)如图如图215所示为演示交

10、流电产生的所示为演示交流电产生的安装图，关于这个实验，正确的说法是安装图，关于这个实验，正确的说法是()图图215A线圈每转动一周，指针左右摆动两次线圈每转动一周，指针左右摆动两次B图示位置为中性面，线圈中无感应电流图示位置为中性面，线圈中无感应电流C图示位置，图示位置，ab边的感应电流方向由边的感应电流方向由abD线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零零解析：选解析：选C.线圈在磁场中匀速转动时，在电路中线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时产生周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改动方向，线圈每转动一周，

11、有两次经过中电流改动方向，线圈每转动一周，有两次经过中性面，电流方向改动两次，指针左右摆动一次，性面，电流方向改动两次，指针左右摆动一次，故故A项错；线圈平面垂直于磁感线的位置称为中性项错；线圈平面垂直于磁感线的位置称为中性面，显然图示位置不是中性面，所以面，显然图示位置不是中性面，所以B项也不对；项也不对；线圈处于图示位置时，线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定边向右运动，由右手定那么，那么，ab边的感应电流方向由边的感应电流方向由ab；线圈平面与；线圈平面与磁场方向平行时，磁场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大，也可以这样以为，线圈处圈

12、产生的电动势最大，也可以这样以为，线圈处于竖直位置时，磁通量为零，但磁通量的变化率于竖直位置时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大最大二、中性面、中性面的垂面位置的特性比较二、中性面、中性面的垂面位置的特性比较中性面中性面中性面的垂中性面的垂面面位置位置线圈平面与线圈平面与磁场垂直磁场垂直线圈平面与线圈平面与磁场平行磁场平行磁通量磁通量最大最大零零磁通量变化率磁通量变化率零零最大最大感应电动势感应电动势零零最大最大线圈边缘线速线圈边缘线速度度与磁场方向夹与磁场方向夹角角090感应电流感应电流零零最大最大特别提示：特别提示：(1)在线圈转动过程中，磁通量最大时，在线圈转动过程中，磁通量最大时，磁通

13、量变化率恰好为零；磁通量为零时，磁通量变磁通量变化率恰好为零；磁通量为零时，磁通量变化率恰好最大化率恰好最大(2)感应电动势的大小由磁通量变化率决议，与磁感应电动势的大小由磁通量变化率决议，与磁通量的大小没有直接关系通量的大小没有直接关系即时运用即时运用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2(双选双选)关于中性面，以下说法正确的选项是关于中性面，以下说法正确的选项是()A线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零通量最大，磁通量的变化率为零B线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量

14、为零，磁通量的变化率最大通量为零，磁通量的变化率最大C线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改动一次动一次解析：选解析：选AC.中性面是线圈平面与磁感线垂直的位中性面是线圈平面与磁感线垂直的位置，线圈经过该位置时，穿过线圈的磁通量最大，置，线圈经过该位置时，穿过线圈的磁通量最大，各边都不切割磁感线，不产生感应电动势，所以磁各边都不切割磁感线，不产生感应电动势，所以磁通量的变化率为零，通量的变化率为零，A项正确，项正确，B项错误；线圈每项错误；线圈每经过一次中性面，感应电流的方向改动一次，但线经过一次中性面，感应电流的方向改动一次，但线圈每转一周要经过中性

15、面两次，所以每转一周，感圈每转一周要经过中性面两次，所以每转一周，感应电流方向就改动两次，应电流方向就改动两次，C项正确，项正确，D项错误故项错误故正确答案为正确答案为A、C两项两项三、正弦交变电流瞬时值、峰值表达式的推导三、正弦交变电流瞬时值、峰值表达式的推导1瞬时值表达式的推导瞬时值表达式的推导图图216假设线圈平面从中性面开场转动，如图假设线圈平面从中性面开场转动，如图216，那么经时间那么经时间t：2峰值和瞬时值峰值和瞬时值(1)峰值：在以上各表达式中峰值：在以上各表达式中Em、Im、Um是电动是电动势、电流、电压所能到达的最大值，叫交流电的峰势、电流、电压所能到达的最大值，叫交流电的

16、峰值，其中值，其中EmNBS，N表示线圈的匝数表示线圈的匝数交变电动势的最大值由线圈匝数交变电动势的最大值由线圈匝数N、磁感应强度、磁感应强度B、转动角速度转动角速度和线圈面积和线圈面积S决议，与线圈的外形无决议，与线圈的外形无关，与转轴的位置无关，如图关，与转轴的位置无关，如图217所示的几种所示的几种情况中，假设情况中，假设N、B、S、均一样，那么感应电动均一样，那么感应电动势的峰值均为势的峰值均为EmNBS.图图217(2)瞬时值：瞬时值：e、i、u是与交变电流某个时辰是与交变电流某个时辰t对应的对应的这几个量的瞬时值这几个量的瞬时值 特别提示：特别提示：(1)瞬时值与开场计时的位置及线

17、圈瞬时值与开场计时的位置及线圈转动的时间有关转动的时间有关 假设线圈从中性面开场计时，假设线圈从中性面开场计时，eEmsint. 假设线圈从位于与中性面垂直的位置开场计时，假设线圈从位于与中性面垂直的位置开场计时，eEmcost. (2)峰值与开场计时的位置及线圈转动的时间无峰值与开场计时的位置及线圈转动的时间无关关即时运用即时运用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3(双选双选)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的交变电动势生的交变电动势e220 sin100t V，那么以下判别，那么以下判别正确的选项是正确的选项是()At0时，线圈位于中性面位置

18、时，线圈位于中性面位置Bt0时，穿过线圈平面的磁通量最大时，穿过线圈平面的磁通量最大Ct0时，线圈的有效边切割速度方向垂直磁感线时，线圈的有效边切割速度方向垂直磁感线Dt0.1 s时，线圈中感应电动势到达最大值时，线圈中感应电动势到达最大值解析：选解析：选AB.t0时，时，e0，此时线圈处于中性，此时线圈处于中性面位置，磁通量最大，感应电动势为零，线圈的面位置，磁通量最大，感应电动势为零，线圈的有效边切割速度方向与磁感线平行，有效边切割速度方向与磁感线平行，A、B正确，正确，C错误；当错误；当sin100t1即即100t 也即也即t s时电动势到达最大值，故时电动势到达最大值，故D错错四、正确

19、认识正弦交变电流的图象四、正确认识正弦交变电流的图象正弦交变电流随时间变化情况可以从图象上表示出正弦交变电流随时间变化情况可以从图象上表示出来，图象描画的是交变电流、电压随时间变化的规来，图象描画的是交变电流、电压随时间变化的规律，它们是正弦曲线，如图律，它们是正弦曲线，如图218所示所示图图218从图象中可以解读到以下信息：从图象中可以解读到以下信息：1交变电流的最大值交变电流的最大值Im、Em、周期、周期T.2因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时辰辰3找出线圈

20、平行于磁感线的时辰找出线圈平行于磁感线的时辰4判别线圈中磁通量的变化情况判别线圈中磁通量的变化情况5分析判别分析判别i、e随时间的变化规律随时间的变化规律特别提示：特别提示：(1)用物理图象反映某些物理量的变化用物理图象反映某些物理量的变化过程，可对整个变化过程或某一瞬态进展深化研过程，可对整个变化过程或某一瞬态进展深化研讨讨(2)根据交流电的图象画出穿过线圈的磁通量根据交流电的图象画出穿过线圈的磁通量随随时间时间t变化的图象，两图象周期一样变化的图象，两图象周期一样即时运用即时运用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)4.图图219(单项选择单项选择)如图如图219所示，一矩形线圈所示，一

21、矩形线圈abcd放置放置在匀强磁场中，并绕过在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴中点的轴OO以角速以角速度度逆时针匀速转动假设以线圈平面与磁场夹角逆时针匀速转动假设以线圈平面与磁场夹角0时时(如图如图)为计时起点，并规定当电流自为计时起点，并规定当电流自a流向流向b时电流方向为正那么以下四幅图中正确的选项是时电流方向为正那么以下四幅图中正确的选项是()图图2110解析：选解析：选D.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动时，产生的电流按正弦规律变化，由于向的轴转动时，产生的电流按正弦规律变化，由于t0时，线圈的转动方向如题图，由右手定那么判时，线圈的转

22、动方向如题图，由右手定那么判别可得，此时别可得，此时ad中电流方向为由中电流方向为由a到到d，线圈中电流，线圈中电流方向为方向为adcba，与规定的电流正方向相反，与规定的电流正方向相反，电流为负值又由于此时产生的感应电动势最大，电流为负值又由于此时产生的感应电动势最大，故只需故只需D正确正确课堂互动讲练课堂互动讲练交变电流的产生原理交变电流的产生原理 (单项选择单项选择)一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴心轴OO按顺时针方向旋转，引出线的两端与相互绝按顺时针方向旋转，引出线的两端与相互绝缘的半圆铜环衔接，两个半圆环分别与固定电刷缘的半圆铜环衔接，两个半圆环分别与

23、固定电刷A、B滑动接触，电刷间接有电阻滑动接触，电刷间接有电阻R，如图，如图2111所示，在线圈转动过程中，经过电阻的电流所示，在线圈转动过程中，经过电阻的电流( )图图2111A大小和方向都不断变化大小和方向都不断变化B大小和方向都不变大小和方向都不变C大小不断变化，方向为大小不断变化，方向为ARBD大小不断变化，方向为大小不断变化，方向为BRA【精讲精析】与电刷【精讲精析】与电刷A接触的这一侧的导线切割接触的这一侧的导线切割磁感线的方向一直一样，由右手定那么可知产生的磁感线的方向一直一样，由右手定那么可知产生的感应电流的方向也不发生变化感应电流的方向也不发生变化【答案】【答案】C【方法总结

24、】关于交变电流的产生，从导体切割【方法总结】关于交变电流的产生，从导体切割磁感线的角度思索，是切割边的速度方向与磁场方磁感线的角度思索，是切割边的速度方向与磁场方向的夹角呈周期性变化的结果；从磁通量变化的角向的夹角呈周期性变化的结果；从磁通量变化的角度思索，是线圈中的磁通量呈周期性变化产生的度思索，是线圈中的磁通量呈周期性变化产生的对中性面的认识对中性面的认识 (双选双选)线圈在匀强磁场中绕垂直于匀强磁场线圈在匀强磁场中绕垂直于匀强磁场且在线圈平面内的轴匀速转动时产生交变电流且在线圈平面内的轴匀速转动时产生交变电流，那么以下说法中正确的选项是，那么以下说法中正确的选项是()A当线圈位于中性面时

25、，线圈中感应电流最大当线圈位于中性面时，线圈中感应电流最大B当穿过线圈的磁通量为零时，线圈中感应电动当穿过线圈的磁通量为零时，线圈中感应电动势最大势最大C线圈在磁场中每转一周，产生的感应电流方向线圈在磁场中每转一周，产生的感应电流方向改动一次改动一次D每当线圈经过中性面时，感应电流的方向就改每当线圈经过中性面时，感应电流的方向就改动一次动一次【精讲精析】线圈位于中性面时，线圈平面与磁【精讲精析】线圈位于中性面时，线圈平面与磁感线垂直，此时磁通量最大，但是各边都不切割磁感线垂直，此时磁通量最大，但是各边都不切割磁感线，或者说磁通量的变化率为零，所以感应电动感线，或者说磁通量的变化率为零，所以感应

26、电动势为零，而穿过线圈的磁通量为零时，切割磁感线势为零，而穿过线圈的磁通量为零时，切割磁感线的有效速度最大，磁通量的变化率最大，所以感应的有效速度最大，磁通量的变化率最大，所以感应电动势最大，应选项电动势最大，应选项A错错B正确；线圈在磁场中每转正确；线圈在磁场中每转一圈，产生的感应电流方向改动两次，一圈，产生的感应电流方向改动两次，C项错；很明项错；很明显显D项正确项正确【答案】【答案】BD【方法总结】首先要牢记中性面的位置，不可记【方法总结】首先要牢记中性面的位置，不可记错；其次对于中性面的特点，抓住磁通量最大这一错；其次对于中性面的特点，抓住磁通量最大这一根本点，在此根底上推理得出感应电

27、动势的情况；根本点，在此根底上推理得出感应电动势的情况；再次还要明确线圈平面与中性面垂直时的特点；最再次还要明确线圈平面与中性面垂直时的特点；最后对比这两个特殊位置的特点加深了解，防止出后对比这两个特殊位置的特点加深了解，防止出错错交变电流峰值、瞬时值的计算交变电流峰值、瞬时值的计算 有一个有一个10匝正方形线框，边匝正方形线框，边长为长为20 cm，线框总电阻为，线框总电阻为1 ，线框绕线框绕OO轴以轴以10 rad/s的角速度匀的角速度匀速转动，如图速转动，如图2112所示，垂直于所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为应强度为0.5 T问：问： 图图2

28、112(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？值分别是多少？(2)线框从图示位置转过线框从图示位置转过60时，感应电动势的瞬时时，感应电动势的瞬时值是多大？值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式写出感应电动势随时间变化的表达式【思绪点拨】解答此题时应把握以下两点：【思绪点拨】解答此题时应把握以下两点：(1)电动势最大值电动势最大值EmNBS.(2)根据计时起点确定瞬时值表达式是根据计时起点确定瞬时值表达式是eEmsint还是还是eEmcost.【精讲精析】【精讲精析】(1)交变电流电动势最大值为交变电流电动势最大值为Em

29、NBS100.50.2210 V6.28 V，电流的最大值为电流的最大值为Im A6.28 A.(2)线框转过线框转过60时，感应电动势时，感应电动势eEmsin605.44 V.(3)由于线框转动是从中性面开场计时的，所以瞬时由于线框转动是从中性面开场计时的，所以瞬时值表达式为值表达式为eEmsint6.28sin10t V.【答案】见精讲精析【答案】见精讲精析【方法总结】【方法总结】 求解交变电动势瞬时值的步骤：求解交变电动势瞬时值的步骤：(1)确定线圈转动是从哪个位置开场计时的确定线圈转动是从哪个位置开场计时的(2)确定表达式是正弦还是余弦确定表达式是正弦还是余弦(3)确定线圈转动的角速度确定线圈转动的角速度及线圈匝数及线圈匝数N、磁感应强、磁感应强度度B、线圈面积、线圈面积S等等(4)求出峰值求出峰值EmNBS，写出表达式，代入时间求，写出表达式，代入时间求瞬时值瞬时值交变电流图象的运用交变电流图象的运用 (单项选择单项选择)一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，绕圈中的感应电并位于线圈平面内的固定轴转动，绕圈中的感应电动势动势e随时间随时间t的变化如图的变化如图2113所示，以下说法所示，以下说法中正确的选项是中正确的选