交变电流是怎样产生的 课件(鲁科版选修3-2) (3)

1、目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习高中物理高中物理选修选修3-2鲁科版鲁科版第三章第三章 交变电流交变电流3.2 交变电流是怎样产生的交变电流是怎样产生的目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习目标定位目标定位交变电流是怎样产生的交变电流是怎样产生的2理解交变电流产生的原理，知道中性面的概念理解交变电流产生的原理，知道中性面的概念 1理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方向理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方向. 1理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方向理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的

2、方向. 1认识交流发电机，了解交流发电机的结构认识交流发电机，了解交流发电机的结构 3能用数学表达式和图象描述正弦交变电流的变化规律，知道最能用数学表达式和图象描述正弦交变电流的变化规律，知道最大值、有效值和瞬时值之间的关系大值、有效值和瞬时值之间的关系 能应用交变电流的变化规律解决实际问题能应用交变电流的变化规律解决实际问题 4目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习预习导学预习导学一、一、二、二、想一想如图所示，当线圈在磁场中绕想一想如图所示，当线圈在磁场中绕OO轴转动时，哪轴转动时，哪些边切割磁感线？线圈转到哪些位置时没有感应电流？些边切割磁感线？线圈转到哪些位置

3、时没有感应电流？ 答案当线圈在磁场中绕答案当线圈在磁场中绕OO轴转动时，轴转动时，AB、CD边切割磁感线边切割磁感线产生的感应电流线圈转到甲和丙位置时没有感应电流，我们产生的感应电流线圈转到甲和丙位置时没有感应电流，我们称之为中性面称之为中性面三、三、Emsint Umsint Imsint 最大值最大值 想一想正弦式交变电流的图象一定是正弦曲线吗？想一想正弦式交变电流的图象一定是正弦曲线吗？正弦正弦(或余弦或余弦) 答案不一定，根据计时起点不同，也可能是余弦函数曲线答案不一定，根据计时起点不同，也可能是余弦函数曲线线圈线圈 磁极磁极 周期性周期性 变化变化 1 2 交变电流是怎样产生的交变电

4、流是怎样产生的目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义一、交变电流的产生及规律一、交变电流的产生及规律1正弦式交流电的产生正弦式交流电的产生如图所示，是图中线圈如图所示，是图中线圈ABCD在匀强磁场中绕轴在匀强磁场中绕轴OO转动时的截面图线圈转动时的截面图线圈从中性面开始转动从中性面开始转动，角速度为，角速度为，经过时间，经过时间t转过的角度是转过的角度是t.设设AB边长为边长为L1，BC边长为边长为L2，磁感应强度为，磁感应强度为B，AB边和边和CD边转动时边转动时切割切割磁感线产生感应磁感线产生感应电动势电动势(1)在图甲中，在图甲中，vB，eABe

5、CD0，e0若线圈有若线圈有N匝则匝则eNBssin t交变电流是怎样产生的交变电流是怎样产生的目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义2两个特殊位置两个特殊位置 (1)中性面中性面(SB位置位置)线圈平面与礠场垂直的位置，此时线圈平面与礠场垂直的位置，此时e为为0，i为为0，最大，为最大，为0.线圈每经过中性面，电流方向发生改变线圈每经过中性面，电流方向发生改变线圈转一圈电流方向改变两次线圈转一圈电流方向改变两次 (2)垂直中性面位置垂直中性面位置(SB位置位置)e最大，最大，i最大，最大，为为0，为最大，为最大3正弦式交流电的正弦式交流电的峰值峰值4

6、正弦式交流电的正弦式交流电的瞬时值瞬时值表达式表达式eEm sin t，uUm sin t，iImsin tEmNBstt交变电流是怎样产生的交变电流是怎样产生的目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义例例1矩形线框绕垂直于匀强磁场且矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴在线框平面的轴匀速转动匀速转动时产生了时产生了交变电流，下列说法正确的是交变电流，下列说法正确的是()A当线框位于中性面时，线框中当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大感应电动势最大B当穿过线框的磁通量为零时，线当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零框中的感应电动势也为零

7、C每当线框经过中性面时，感应每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次电动势或感应电流方向就改变一次D线框经过中性面时，各边切割线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零磁感线的速度为零磁通量最大，但不切割磁磁通量最大，但不切割磁感线，电动势等于零，感感线，电动势等于零，感应电动势或感应电流的方应电动势或感应电流的方向也就在此时刻变化向也就在此时刻变化 有效切割速度最大有效切割速度最大故感应电动势最大故感应电动势最大 A错误，错误，C、D正确正确B错误错误交变电流是怎样产生的交变电流是怎样产生的目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义BOO

8、磁通量为零磁通量为零感应电流最大感应电流最大 末位置磁通量为零末位置磁通量为零感应电流最大感应电流最大 A、D正确正确交变电流是怎样产生的交变电流是怎样产生的目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义二、对峰值二、对峰值EmnBS和瞬时值和瞬时值eEmsint的理解的理解1对峰值的理解对峰值的理解(1)转轴在线圈所在平面内且与磁场垂直当线圈平面与磁场平行时，线圈中转轴在线圈所在平面内且与磁场垂直当线圈平面与磁场平行时，线圈中的感应电动势达到的感应电动势达到峰值峰值，且满足，且满足EmnBS. (2)决定因素：由线圈匝数决定因素：由线圈匝数n、磁感应强度、磁

9、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决定决定，与线圈的形状无关，与轴的位置无关，与线圈的形状无关，与轴的位置无关如图所示的几种情况中如图所示的几种情况中，如果，如果n、B、S均相均相同，则感应电动势的峰同，则感应电动势的峰值均为值均为EmnBS.2对瞬时值表达式的理解对瞬时值表达式的理解写瞬时值表达式时必须明确是从中性面计时，还是从与中性面垂直的位置计时写瞬时值表达式时必须明确是从中性面计时，还是从与中性面垂直的位置计时(1)从中性面计时，从中性面计时，eEm sin t (2)从与中性面垂直位置计时，从与中性面垂直位置计时，eEmcos t交变电流是怎样产生的交变电流是怎

10、样产生的目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习 课堂讲义课堂讲义例例2 如图所示，匀强磁场如图所示，匀强磁场B0.1 T，所用矩形线圈的匝数所用矩形线圈的匝数N100，边长，边长ab0.2 m，bc0.5 m，以角速度，以角速度100 rad/s绕绕OO轴匀速转动试轴匀速转动试求：求：(1)交变电动势的峰值；交变电动势的峰值；(2)线圈中瞬时感应电动势表达式；线圈中瞬时感应电动势表达式；(3)若线圈平面平行磁感线时开始计若线圈平面平行磁感线时开始计时，求线圈在时，求线圈在tT/6时刻的电动势大时刻的电动势大小小BOOabcdSLabLbc0.1 m2 EmNBS100

11、314(V) eEmsint314sin(100t )V eEmcost314cos(100t)V交变电流是怎样产生的交变电流是怎样产生的目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义三、正弦交变电流的图象三、正弦交变电流的图象2如右图所示，从图象中如右图所示，从图象中可以解读到以下信息：可以解读到以下信息： (1)交变电流的峰值交变电流的峰值Em、Im和周期和周期T. (2)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，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刻；也可根据电流最大找出线圈平行所以可确定线圈

12、位于中性面的时刻；也可根据电流最大找出线圈平行磁感线的时刻磁感线的时刻(3)判断线圈中磁通量判断线圈中磁通量最小、最大的时刻及磁通量变化率最大、最小时刻最小、最大的时刻及磁通量变化率最大、最小时刻 (4)分析判断分析判断i、e大小和方向随时间的变化规律大小和方向随时间的变化规律1注意：开始计时时线圈所处的位注意：开始计时时线圈所处的位置不同，得到的置不同，得到的it图象也不同图象也不同分析有关图象时，要注意从图象分析有关图象时，要注意从图象中找出中找出两个特殊位置两个特殊位置对应的时刻对应的时刻如右图所示如右图所示交变电流是怎样产生的交变电流是怎样产生的目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义

13、课堂讲义对点练习对点练习 课堂讲义课堂讲义例例3 线圈在匀强磁场中线圈在匀强磁场中匀速匀速转动转动，产生交流电的图象如，产生交流电的图象如图所示，由图可知图所示，由图可知()A在在A和和C时刻线圈处于中时刻线圈处于中性面位置性面位置B在在B和和D时刻穿过线圈的时刻穿过线圈的磁通量为零磁通量为零C在在A时刻到时刻到D时刻线圈转时刻线圈转过的角度为过的角度为弧度弧度D在在A和和C时刻磁通量变化时刻磁通量变化率绝对值最大率绝对值最大中中性性面面时时磁通量最大磁通量最大 感应电动势为零感应电动势为零 感应电流为零感应电流为零 与与磁磁感感线线平平行行时时磁通量为零磁通量为零 磁通量的变化率最大磁通量的

14、变化率最大 感应电动势最大感应电动势最大 感应电流最大感应电流最大 答答案案D交变电流是怎样产生的交变电流是怎样产生的目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习 课堂讲义课堂讲义图甲图甲ad和和bc切割磁感线切割磁感线 针对训练针对训练2如图甲所示，一矩形如图甲所示，一矩形线圈线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕放置在匀强磁场中，并绕过过ab、cd中点的轴中点的轴OO以角速度以角速度逆时针匀速转动若以线圈平面与逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角磁场夹角45时时(如图乙如图乙)为计为计时起点，并规定当电流自时起点，并规定当电流自a流向流向b时时电流方向为正则下图中正确的是电

15、流方向为正则下图中正确的是()BOOcbadBa(d)b(c)初始位置初始位置 由楞次定律可知电由楞次定律可知电流的方向为流的方向为adcba，是，是负值负值 当再转过当再转过/4时时 处在中性面位置处在中性面位置 感应电流为零感应电流为零 交变电流是怎样产生的交变电流是怎样产生的目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习对点练习对点练习感应电动势为零感应电动势为零磁通量最大磁通量最大交变电流的产生及规律交变电流的产生及规律1当交流发电机的线圈转到线当交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面重合时，下列圈平面与中性面重合时，下列说法中正确的是说法中正确的是()A电流将改变方向

16、电流将改变方向B磁场方向和线圈平面平行磁场方向和线圈平面平行C线圈的磁通量最大线圈的磁通量最大D线圈产生的感应电动势最大线圈产生的感应电动势最大磁通量的变磁通量的变化率为零化率为零电流将改电流将改变方向变方向磁场与线圈垂直磁场与线圈垂直 cbad交变电流是怎样产生的交变电流是怎样产生的目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习对点练习对点练习正弦交变电流的图象正弦交变电流的图象2一只矩形线圈在匀强磁场一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴中绕垂直于磁感线的轴匀速转匀速转动动，穿过线圈的磁通量随时间，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下变化的图象如图甲所示，

17、则下列说法中正确的是列说法中正确的是()At0时刻，线圈平面与中时刻，线圈平面与中性面垂直性面垂直Bt0.01 s时刻，时刻，的变化的变化率最大率最大Ct0.02 s时刻，交变电动时刻，交变电动势达到最大势达到最大D该线圈产生的相应交变电该线圈产生的相应交变电动势的图象如图乙所示动势的图象如图乙所示磁通量最大磁通量最大处于中性面处于中性面 磁通量为零磁通量为零变化率最大变化率最大 磁通量最大磁通量最大处于中性面处于中性面变化率为零变化率为零电动势为零电动势为零D项错误项错误 交变电流是怎样产生的交变电流是怎样产生的目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习对点练习对点练习峰值和瞬时值问题峰值和瞬时值问题EmNBS，当当加倍而加倍而S减半时，减半时，Em不变不变 交变电流是怎样产生的交变电流是怎样产生的目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习对点练习对点练习峰值和瞬时值问题峰值和瞬时值问题4有一有一10匝正方形线框，边长为匝正方形线框，边长为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