交变电流 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

人教版（2019）选修第二册3.1

交变电流1.通过实验,认识交变电流,了解交变电流的产生过程,理解交变电流和直流的概念。2.能用公式和图像描述正弦交变电流。3.知道交变电流的变化规律及表示方法,知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义。学习目标机械能电能线圈相对磁极运动认识交流发电机：线圈（切割磁感线）思考：金属滑环与电刷相配合，

作用是什么？金属滑环电刷导入新课问题：用电流传感器观察交流电流的波形，这种波形有什么特点?结论：电流方向和大小随时间做周期性变化。观察点：电流方向随时间的变化

演示：观察交变电流的波形观察点：匀速转动手柄时，电流计

指针的变化情况。结论：手摇发电机模型所产生的电流方向周期性变化。思考：实验现象说明了什么？现象：电流计指针在零刻线

两侧摆动1.交变电流(AC)一、交变电流演示：观察交变电流的方向方向不随时间变化的电流称为直流电流。2.直流电流(DC)交变电流：针对练：判断下列图像描述的电流是直流还是交流CDEBA建立概念方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。参考答案：交流：B、D、E；直流：A、C1.模型交变电流产生：ABCDR交流发电机示意图LKEFBvA(B)D(C)θv转轴：垂直于磁场线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的中心轴匀速转动。二、交变电流的产生2.交变电流产生过程分析活动1：阅读课本P51《思考与讨论》，根据图3.1-3回答下列问题。甲乙丙丁⑴在矩形线圈转动过程中，哪些边会产生感应电动势？⑵在线圈由甲图转到乙图所示位置的过程中，AB边中的电流向哪个方向流动？⑶在线圈由丙图转到丁图所示位置的过程中，AB边中的电流向哪个方向流动？⑷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的电流最大？请将以上问题的答案直接记在课本图3.1-3所示位置上。尝试画出各位置正视图。⑵甲→乙：D→C→B→A→D⑶丙→丁：A→B→C→D→ABA(B)D(C)A(B)BD(C)BA(B)D(C)BA(B)D(C)v⑴只有AB、CD边产生电动势甲乙丙丁I=0I最大I=0I最大⑷活动1成果展示it0甲乙丙丁甲活动2：结合活动1学习成果，设线框转到甲位置时开始计时，依次完成下列任务。

⑴设周期为T，在课本图片上标注甲、乙、丙和丁四个位置对应的时刻;⑵若规定电流通过R向右为正方向，请在课本上“图3.1-4”中大致画出感应电流随时间变化的曲线。结论：实验中发电机的电流按正弦规律变化。活动2成果展示3.中性面:特点：线圈转到中性面时

ϕ=ϕm

e=0;i=0

线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次。

感应电流改变方向BAD线圈平面与磁感线垂直的位置

S线圈⊥B3.峰值面：

ϕ=0

e=Em；i=Im（最佳切割）特点：线圈转到峰值面时BAD小结：线圈转动一圈，交变电流完成一次周期性变化；

感应电动势和感应电流的大小和方向随时间周期性变化。线圈平面与磁感线平行的位置

S线圈∥B已知：匀强磁感应强度为B，矩形线圈绕垂直于磁场方向的转轴由中性面开始逆时针匀速转动，角速度为ω，AB、DC边长分别记为lab、ldc；AD边长记为lad。求：t时刻线圈中的感应电动势。三、交变电流的变化规律中性面BvADt

=0θv活动1：写出t时刻线圈中的感应电动势v‖v⊥θ⑷n匝线圈产生的电动势v┴=v=⑴ab边感应电动势eab=⑵cd边感应电动势ecd=⑶一匝线圈产生的电动势e=lad

lab=ldcω设Em=nBSω则有

e=EmsinωtBvADt=0θv总结：交流电变化规律中性面开始计时iuRe、rS⁓活动2：画出正弦式电流e、i、u、ϕ

随时间变化的图像øtoitoutoetoϕ-t针对练1下列各图中（蓝色虚线为转轴），线框均以角速度ω匀速转动，线圈中能产生交流的有

()讨论：针对能产生交流的情况，则

属于正弦式电流吗？

若线框面积相等，电动势最大值有什么关系？

通过讨论，你能得出什么结论？A.B．C．D．ACD针对练2如图甲中所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈所围面积的磁通量ϕ随时间t变化的规律如图乙所示，下列论述正确的是

（）

A．初始时刻线圈中感应电动势最小

B．t2时刻导线ad的速度方向跟磁感线平行

C．t3时刻线圈平面与中性面重合

D．t2、t4时刻线圈中感应电流方向相反CD分类转子定子旋转电枢式发电机电枢磁极旋转磁极式发电机磁极电枢1．基本组成

线圈—电枢

磁体2．交流发电机的分类四、交流发电机1．如图所示，由交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，下列说法正确的是（

）A．t3、t4时刻线圈中感应电动势最小B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变C．线圈转到图示位置时，线圈中磁通量变化率为零D．线圈转动到图中位置时，感应电流方向为A-B-C-D-A达标测试B2．一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO΄，以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。⑴转动过程中感应电动势的最大值有