【课件】交变电流 高二物理同步课件（人教版2019选择性必修第二册）

3.1交变电流第三章电磁感应思考与讨论：用示波器或电压传感器观察电池供给的电压的波形，再观察用学生电源交流挡供给的电压的波形。一、交变电流1.直流电：电流、电压方向不随时间变化的电流叫做直流电，简称直流（DC）。2.交流电：电流、电压大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交流电，简称交流（AC）。大小和方向都不随时间变化的电流叫恒定电流观察交变电流的方向

把两个发光颜色不同的发光二极管并联，注意使两者正、负极的方向不同，然后连接到教学用发电机的两端。转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动。观察发光二极管的发光情况。现象：说明：发电机产生的交流电电流方向在不断变化。两个二极管会交替发光二、交变电流的产生1.交流发电机示意图KLEF

ABCD—线圈K、L—圆环E、F—电刷（1）定子：不动的部分叫定子--磁极（2）转子：转动的部分叫转子--电枢AB边和CD边切割磁感线

侧视图二、交变电流的产生当线圈在磁场中绕轴转动时，哪些边切割磁感线？2.交流电的产生原理

I=0I方向：DCBADI=0I方向：ABCDA二、交变电流的产生甲乙丙丁•×•×电流的方向思考与讨论：(1)线圈转到甲、丙位置时，磁通量有什么特点？(2)AB棒速度方向与磁场方向是什么关系？(3)此时的感应电动势多大？(4)磁通量的变化率有什么特点？

甲丙B⊥S，磁通量最大，Φ=Φmax=BS速度方向与磁场平行，不切割磁感线感应电动势为0，电流为0磁场的变化率为零中性面中性面的特点（1）中性面：垂直于磁场方向的平面B⊥S（2）磁通量最大，Φ=Φmax=BS（3）速度方向与磁场平行，不切割磁感线，磁场的变化率为零（ΔΦ=0），E=0，I=0（4）每当线圈经过中性面一次，感应电流方向就改变一次二、交变电流的产生甲丙乙(1)线圈转到乙、丁位置时，磁通量有什么特点？(2)AB棒速度方向与磁场方向是什么关系？(3)此时的感应电动势多大？(4)磁通量的变化率有什么特点？思考与讨论：丁

•×B//S,磁通量最小，Φ=0速度方向与磁场垂直感应电动势最大，电流最大磁场的变化率最大平行面（1）与中性面垂直的面,B//S，磁通量最小，Φ=0（3）速度方向与磁场垂直，感应电动势最大，电流最大（2）磁场的变化率最大与中性面垂直的面（平行面）的特点乙丁二、交变电流的产生【小结】正弦式交变电流产生过程中的两个特殊位置图示概念特点磁通量感应电动势

电流--中性面位置B∥S--与中性面垂直的位置B⊥SΦ＝BS，最大电流为零，方向改变Φ＝0，最小电流最大，方向不变,最大二、交变电流的产生3.画一画感应电流的大致随时间变化的图像itO甲甲乙丙丁乙

规定一个正方向，画出线圈在甲乙丙丁四个不同位置时对应电流的大小，大致画出电流的变化图像，看看图像的形状，猜测一下可能是什么的函数图像？演示：交变电流的变化图像交变电流的变化情况(从中性面开始计时)甲乙丙丁戊（甲）iot

★重要结论：线圈每经过中性面一次，交流电方向改变一次，线圈每转动一周，两次经过中性面，交流电的方向改变两次。中性面中性面中性面1．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动。穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图所示，则以下说法中正确的是（）A．t=0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t=0.01s时刻，Φ的变化率最大C．t=0.02s时刻，交变电流的电动势达到最大D．该线圈产生的交变电流的电动势随时间变化

的图像如图乙B【课堂练习】（多选）2．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（

）A．交变电流的最大值为10√2VB．t=0.01s时线圈位于中性面C．t=0.01s时线圈平面与磁场方向平行D．t=0.02s时穿过线圈的磁通量最大【课堂练习】AC三、交变电流的变化规律

线圈处在磁感应强度是B

的匀强磁场中，AB、CD宽L1，AD、BC长L2

，线圈平面从中性面沿逆时针方向开始转动，角速度是ω．经过时间t，推导此时线圈中产生瞬时感应电动势.1.线圈与中性面的夹角是多少？2.AB边的速度多大？3.AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？

θ4.AB边中的感应电动势多大？5.线圈中的感应电动势多大？AB、CD等效为两个串联的电源

θBADC三、交变电流的变化规律v⟂vv//6.以线圈经过中性面开始计时，在时刻

t线圈中的感应电动势（AB和CD边切割磁感线）若为N匝线圈：思考与讨论：

由中性面计时，此时线圈电动势多大？转至与中性面垂直，此时线圈的电动势多大？----为电动势的最大值（峰值）三、交变电流的变化规律----为电动势瞬时值当从中性面计时开始，e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值。

如果线圈匝数为N，则Em＝NωBS。e有最大值用Em表示

若电路中的负载为纯电阻电路时，负载两端的电压和流过的电流也按正弦规律变化。即，u

＝

Umsinωti＝

Imsinωt其中Um、

Im分别叫电压和电流的最大值，也叫峰值。7.正弦式交变电流三、交变电流的变化规律8.交变电流的变化规律图像从中性面开始计时(1)瞬时电动势e随时间变化的规律：(2)负载电压u随时间变化的规律：(3)电流i随时间变化的规律：若从与中性面垂直的平面开始计时的情况下成立(1)瞬时电动势e随时间变化的规律：(2)负载电压u随时间变化的规律：(3)电流i随时间变化的规律：i＝Imcos

ωte＝Emcosωtu＝Umcosωt9.不同形式的交流电

正弦式电流是最简单、最基本的交变电流。电力系统中应用的大多是正弦式电流。在电子技术中也常遇到其他形式的交流。电子计算机中的矩形脉冲示波器中的锯齿波扫描电压正弦交流电（多选）3.如图所示，单匝矩形线圈abcd放在匀强磁场中，磁感应强度为B，ad=bc=l1，ab=cd=l2.从图示位置起该线圈以角速度ω绕不同转轴匀速转动，则（

）A.以OO'为转轴时，感应电动势e=Bl1l2ωsinωtB.以O1O1'为转轴时，感应电