高中物理选修3-2交变电流课件

1、5.1 5.1 直流电直流电(DC)(DC)电流方向不随时间而改变电流方向不随时间而改变一、交变电流一、交变电流按下图所示进行实验按下图所示进行实验演示演示交变电流交变电流(AC)二、二、交变电流的产生交变电流的产生 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动场的轴匀速转动 为了能更方便地说明问题，我们将立体图转为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析化为平面图来分析. .(甲甲) BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 中性面中性面没有边切割磁感应线没有边切割磁感应线BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大，

2、 感应电流方向感应电流方向b b到到a a(乙乙)a a（b b）、）、d d（c c）边垂直）边垂直切割磁感应线，切割磁感应线，(丙丙)BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 中性面中性面BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大， 感应电流方向感应电流方向a a到到b b 设正方形线圈的边长为设正方形线圈的边长为L L，在匀强磁场，在匀强磁场B B中绕垂中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所示，示，abab和和cdcd边垂直于纸面，转轴为边垂直于纸面，转轴为OO1 1、线圈转动一周，电流方向改、线圈转动一周

3、，电流方向改变多少次？变多少次？2 2、线圈转到什么位置时磁通量、线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势是最大最大？这时感应电动势是最大还是最小？还是最小？3 3、线圈转到什么位置时磁通量、线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最大最小？这时感应电动势是最大还是最小？还是最小？回答问题：回答问题：4 4、试推导感应电动势大小的变化规律公式。、试推导感应电动势大小的变化规律公式。 1 1中性面中性面：线圈平面与磁感线垂直的：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面位置叫做中性面 （1 1）线圈经过）线圈经过中性面中性面时，穿过线圈时，穿过线圈的的磁通量最大磁通量最大，但磁通量的变化率，

4、但磁通量的变化率为零（为零（ abab和和cdcd边都不切割磁感线），边都不切割磁感线），线圈中的线圈中的电动势为零电动势为零 （2 2）线圈经过中性面时，电流将改）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动变方向，线圈转动一周一周，两次两次经过经过中性面，电流方向改变中性面，电流方向改变两次两次 三交变电流的变化规律三交变电流的变化规律 以线圈经过中性面开始计时，在时以线圈经过中性面开始计时，在时刻刻t t线圈中的感应电动势（线圈中的感应电动势（abab和和cdcd边切边切割磁感线割磁感线 ）tNBLvesin22LvtLNBesin2所以2LNBEm令则有 tEemsine为电动势在时刻t

5、的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）=NB S 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时 （1）电动势按正弦规律变化tEemsin（2 2）电流按正弦规律变化）电流按正弦规律变化 tIimsin（3）电路上的电压按正弦规律变化 tUumsin 电流通过R时： tIimsin.RIUiRumm，四、交流电的四、交流电的图像图像 abcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB五、交变电流的种类五、交变电流的种类(1)(1)正弦交流电正弦交流电(2)(2)示波器中的锯齿波扫描电压示波器中的锯齿波扫描电压(3)(3)电子计算机中的矩形脉冲电子计算机中的矩形脉

6、冲(4)(4)激光通信中的尖脉冲激光通信中的尖脉冲1 1、交变电流交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。3 3、交变电流的变化规律：、交变电流的变化规律：（1 1）方向变化规律方向变化规律-线圈平面每经过线圈平面每经过中性面中性面一次，一次，感应电流的感应电流的方向就改变方向就改变一次；线圈转动一次；线圈转动一周一周，感应电，感应电流的方向改变流的方向改变两次两次。 （2 2）大小变化规律）大小变化规律-按按正弦规律正弦规律变化：变化： e=Emsint Em=NBS叫电动势的最大值叫电动势的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫电流的最大

7、值叫电流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫电压的最大值叫电压的最大值 小结小结2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动、交变电流：、交变电流：和和 都随时间都随时间 做做 的电流叫做交变电流的电流叫做交变电流 电压和电流随时间按电压和电流随时间按变化的变化的交流电叫正弦交流电交流电叫正弦交流电、交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕、交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生中就会产生、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边

8、都 不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做的位置叫做线圈平面每经过线圈平面每经过 中性面一次，感应电流方向就改变一次，因中性面一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变此线圈转动一周，感应电流方向改变_、线圈从中性面开始转动，角速度是，线圈中的、线圈从中性面开始转动，角速度是，线圈中的感应电动势的峰值是感应电动势的峰值是E Emm，那么在任一时刻，那么在任一时刻t t感应电感应电动势的瞬时值动势的瞬时值e e为为 若线圈电阻为，若线圈电阻为，则感应电流的瞬时值则感应电流的瞬时值为为0Em -Em t1. 1. 矩形线圈在匀强

9、磁场中匀速转动。设线圈矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈abab边长为边长为20cm20cm，adad边长为边长为10cm10cm，磁感应强度，磁感应强度 B=0.01TB=0.01T，线圈的转速，线圈的转速n=50r/sn=50r/s，求：电动势，求：电动势的最大值及对应的线圈位置。的最大值及对应的线圈位置。0.0628V 0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。线圈平面与磁场方向平行。 2. 2. 如图所示：匝数为如图所示：匝数为NN、面积、面积为为S S的矩形线圈在匀强磁场的矩形线圈在匀强磁场B B中中匀速转动，角速度为匀速转动，角速度为，求线，求线圈从图示位置转过圈从图示位置转过180180度时间度时间内的平均感应电动势。内的平均感应电动势。. .E平