交变电流 课件 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第三章

交变电流3.1交变电流公路旁、旷野上，坚实的钢架托着、吊着粗大的金属线，仿佛由天际而来，向天际而去……这些由发电厂、变电站而来的输电线，将电能输送到乡村、工厂，输送到千家万户。电，每时每刻都在为人类作着巨大的贡献。来自发电厂的电有什么特性？我们怎样才能更好地利用它？这一章我们就来学习与此相关的内容。【导入新课】一、交变电流和直流1.直流电流(DC)：方向不随时间变化的电流称为直流电流，大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定直流。例如：干电池供电的电路。2.交变电流(AC)：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流。例如：家用照明电路。注意：①交变电流经过处理，能转换成直流，例如手机充电头充电；直流经过逆变器处理也能转换成交流。②交流比直流经济可靠，使用方便，生活中绝大部分用电都是交变电流。③交流电压的大小可以通过变压器随意转换。交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流(

)

直流电：方向不随时间变化的电流（

）

恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流（

）1、23、44例1:

例2：(2022·安徽舒城中学高二检测)下列图像中不属于交变电流的是（

）√二、交变电流的产生假定线圈绕OO′轴沿逆时针方向匀速转动，如图所示，则：(1)线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向如何变化？(2)线圈转动过程中，当产生的感应电流有最大值和最小值时线圈分别在什么位置？《学习笔记》P55

【导学探究】转动过程电流方向甲→乙B→A→D→C乙→丙B→A→D→C丙→丁A→B→C→D丁→甲A→B→C→D最大值分别在：乙和丁最小值分别在：甲和丙两个特殊位置的特点1.中性面位置（磁场方向与线圈垂直）特点（1）此时Φ最大；（2）

为0；（3）e为0、i为0；（4）线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转一圈电流方向改变两次.2.与中性面垂直的位置（磁场方向与线圈平行）特点（1）此时Φ最小；（2）

为最大；（3）e为最大、i为最大；

例3：(2022·苏州陆慕高级中学高二检测改编)如图所示，矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动，产生了交变电流，下列说法正确的是（

）A.当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B.当穿过线框的磁通量为0时，线框中的感应电动

势也为0C.当穿过线框的磁通量为0时，线框中的磁通量变化率最大D.线框经过如图位置时，电流方向将发生改变√变式训练：在水平向右的匀强磁场中，一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路.t1、t2时刻线框分别转到如图甲、乙所示的位置，图甲中线框与磁感线平行，图乙中线框与磁感线垂直，下列说法正确的是（

）A.t1时刻穿过线框的磁通量最大B.t1时刻电阻中的电流最大，方向从右向左C.t2时刻穿过线框的磁通量变化最快D.t2时刻电阻中的电流最大，方向从右向左√三、正弦式交变电流的变化规律如图所示，单匝矩形线圈绕bc边的中点从中性面开始转动，角速度为ω.经过时间t，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt.设ab边长为L1，bc边长为L2，线圈面积S＝L1L2，磁感应强度为B，则：(1)ab边产生的感应电动势为多大？(2)整个线圈中的感应电动势为多大？(3)若线圈有N匝，则整个线圈的感应电动势为多大？（2）e总＝eab＋ecd＝BSωsinωt.（3）e＝NBSωsinωt.感应电动势的瞬时值表达式：e＝Emcosωt感应电流的瞬时值表达式：i＝Imcosωt电压的瞬时值表达式：u＝Umcosωt1.正弦式交变电流的瞬时表达式(1)从中性面位置开始计时(2)从与中性面垂直的位置开始计时感应电动势的瞬时值表达式：e＝Emsinωt感应电流的瞬时值表达式：i＝Imsinωt电压的瞬时值表达式：u＝Umsinωt2.正弦式交变电流的峰值例4：

如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝

，边长L＝10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r＝1Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，角速度ω＝2πrad/s，外电路电阻R＝4Ω.求：(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值.(2)从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时，感应电动势的瞬时值表达式.(3)由图示位置转过30°角时电路中电流的瞬时值.四、交变电流的图像试画出对应的磁通量与时间图像例5：(2022·甘肃临洮县文峰中学高二检测)一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中.通过线圈的磁通量Ф随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是A.t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B.t2、t4时刻线圈中感应电流方向改变C.t2、t4时刻线圈中磁通量最大D.t1、t3时刻线圈中感应电动势最小√五、交流发电机

发电厂里的交流发电机的构造比我们分析的复杂得多，但是基本组成部分也是两部分，即产生感应电动势的线圈（