交变电流【核心知识精讲精研】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1.交变电流教学目标CONTENT010203掌握正弦交流电及交流发电机掌握交变电流的变化规律理解交变电流的定义和产生原理新课引入用示波器或电压传感器先观察电池供给的电压的波形，再观察学生电源交流挡供给的电压的波形。这两种波形各有什么特点?交变电流一知能提升1.交变电流(AC):

大小和方向

随时间做周期性变化的电流,简称交流。2.直流(DC):

方向

不随时间变化的电流。交变电压随时间变化的图像3.交变电流经过电子电路的处理，能变成直流。学生电源能把交流变成直流充电器能把交流变成低压直流实验演示：观察交变电流的方向说明：教学用发电机发出的方向作周期性变化的电流，也就是交流电。观察与思考：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动。1、在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？2、在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？3、当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中电流最大?4、大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E经过负载流向F的电流记为正，反之为负。在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。B⊥SΦ最大E=0I=0中性面垂直磁场方向的平面叫做中性面.线圈经过中性面时，Φ最大，但线圈中的电动势为零.将立体图转化为平面图过程分析：BB∥SΦ=0E最大I最大感应电流方向B到A线圈与磁场平行时，Φ最小，但线圈中的电动势最大.A(B)D(C)垂直中性面B⊥SΦ最大E=0I=0中性面B∥SΦ=0E、I最大感应电流方向C到Dv

//Bv⊥B交变电流的产生二知能提升1.中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置。2.线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势为零。4.线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次。3.线圈经过垂直中性面时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，线圈中的电动势为最大。eoT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωttabcdKLABabcdKLABabcdkLABabcdkLABabcdkLABEm交变电流的变化规律三如图所示，线圈平面绕bc边的中点从中性面开始转动，角速度为ω.ab和cd长为l，ad和bc长为d.经过时间t，线圈转过的角度θ=ωt

vsinθvsinθab与cd切割产生电动势叠加，根据动生电动势公式：e=2Blvsinθ=ωBldsinωt=ωBSsinωt若线框有N匝：

e=NωBSsinωt设：

Em=NωBSe=Emsinωt知能提升1.电动势按正弦规律变化：e=Emsinωt2.电流按正弦规律变化：i=Imsinωt

3.电路上的电压按正弦规律变化:u=Umsinωt

电流i=Imsinωt通过R时：u=iR,Um=ImR

成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时.Em

、Im、Um分别是电动势、电流和电压的最大值，也叫峰值.B4.正弦交流电t0Em-Emit0Im-Im(1)正弦交流电(2)示波器中的锯齿波扫描电压(3)电子计算机中的矩形脉冲(4)激光通信中的尖脉冲5.正弦交流电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，如乙丙丁用示波器观察几种交变电流的波形图交流发电机结构交流发电机四知能提升1.构造：①产生感应电动势的线圈.②产生磁场的磁体.2.分类：①旋转电枢式发电机：电枢转动，磁极不动.②旋转磁极式发电机：磁极转动，电枢不动.③转动的部分叫转子，不动的部分叫定子.典例精析例1：线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如图所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是(

)A．磁通量和感应电动势都在变大B．磁通量和感应电动势都在变小C．磁通量在变小，感应电动势在变大D．磁通量在变大，感应电动势在变小解析：由题图可知，Φ＝Φmcosθ，e＝Emsinθ，所以磁通量变大，感应电动势变小．D例2：一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象如图甲所示，则下列说法中正确的是(

)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，交变电动势达到最大D．该线圈产生的相应交变电动势的图象如图乙所示解析：t=0时刻，磁通量最大，线圈处于中性面位置，A错误；

t=0.02s时刻，处于中性面位置，磁通量最大，变化率为零，电动势为零，C错；B该线圈产生的交变电动势应该是正弦函数，D错误；课堂小结一.

交变电流二.

交变电流的产生三.交变电流的变化规律四.交流发电机

e=Emsinωti=Imsinωt

u=Umsinωt

跟踪练习B1.下列表示交变电流的有（）iittit(A)(B)(C)(D)0000t(E)0teu解析：根据交变电流的定义分析，是否属于交变电流关键是看电流方向是否发生变化，而不是看大小．CE正确.CE2．如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsinωt的图是(

)解析：线圈只有在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，且从中性面开始计时，产生的电动势e＝BSωsinωt，由此判断，只有A选项符合．A3．如图所示，一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值为e＝0.5sin(20t)V，由该表达式可推知以下哪些物理量(

)A．匀强磁场的磁感应强度B．线框的面积C．穿过线框的磁通量的最大值D．线框转动的角速度解析：由e＝BSωsinωt，可得ω＝20rad/s由BSω＝0.5可求出BS数值，即磁通量的最大值Φm＝BSCD4．线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图象如图所示，由图可知(

)A．在A和C时刻线圈处于中