认识交变电流（课件）高二物理（粤教版2019选择性）

新粤教版（2019）高中物理选择性必修第二册

第三章新课引入恒定电流：强弱和方向都不随时间改变的电流叫恒定电流。在必修第三册中，我们将方向不随时间改变的电流称为直流。

强弱和方向都随时间周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流(AC)。交变电流在电力系统中，从发电到输配电，用的都是交变电流。在无线电电子设备中的各种电信号，大多数也是交变电流信号。交变电流在许多电子测量仪器中，交变电流来自各种信号发生器。交变电流

如图所示，用学生电源把照明电路中220V的交变电压变成6V或3V的低压交变电压，给小灯泡供电。把小灯泡的两端接入示波器的输入端，观察示波器显示的波形图。

示波器显示出来的波形图是什么形状？需要引进哪些物理量进行描述？观察交变电流的图像如图所示，示波器显示的图像是正弦(余弦)曲线。它反映了灯泡两端的电压（或通过灯泡的电流）随时间的变化规律。我们日常生活和生产中所使用的交变电流就是按正弦规律变化的。观察交变电流的图像交变电流的产生

交变电流是由交流发电机产生的。如图所示，交流发电机最基本的结构是线圈和磁极，线圈可绕中心轴转动。线圈的ab边连在金属滑环L上，cd边连在滑环K上，固定的电刷A、B压在滑环K、L上，由电刷将电流引出。

如图所示，把电流计接入发电机模型的输出端，摇动发电机的手柄，使线圈在磁极之间转动，观察电流计指针的摆动情况。【问题1】观察电流计的指针有何变化，说明了什么？你能想到什么？

实验中电流计指针由中间向两边不断摆动，这表明发电机产生的电流大小和方向在不断变化，即产生了交变电流。【问题2】手柄摇得更快时，电流计的指针摆动的幅度有什么变化？说明了什么？

手柄摇得越快，指针摆动幅度越大，表面交流电越大，方向变化越快

如图所示，把电流计接入发电机模型的输出端，摇动发电机的手柄，使线圈在磁极之间转动，观察电流计指针的摆动情况。

设线圈沿逆时针方向转动，OO'是转动轴.当线圈转到如图所示的位置时，线圈平面与磁感线垂直中性面。

取线圈在匀强磁场里匀速转动一周过程中几个特殊的位置如图所示，探究交变电流产生的原理。交变电流的产生交变电流的产生当线圈从中性面转过90°，处于如图b所示的位置时，ab边和cd边做垂直切割磁感线运动，根据右手定则，可知感应电流沿abcd方向流动。交变电流的产生

当线圈再转过90°，处于如图c所示的位置时，该位置也是中性面，线圈中没有感应电流产生。交变电流的产生

当线圈再转过90°，处于如图d所示的位置时，ab边和cd边再次做垂直切割磁感线运动，产生感应电流。ab、cd两边的速度方向与左图所示方向相反，线圈中感应电流方向也相反，沿dcba方向流动。交变电流的产生当线圈再转过90°处于中性面时，同样没有感应电流，如图e所示。在之后的转动过程中，将重复上述过程。

转到（a)、(c)中性面位置时线圈中没有电流，感应电流的方向就改变一次，而线圈每转动一周要经过两次中性面，感应电流的方向改变两次。转到（b)、(d)位置时线圈中的电流最大.交变电流的产生(a)(b)(c)(d)(e)从能量的角度思考，交流发电机的工作过程是将机械能转化为电能和回路中内能的过程，符合能量守恒定律。中性面：线圈垂直于磁感线时所处的位置称为中性面。中性面的特点：①线圈处于中性面时磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，感应电流为零；②线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次。（2）中性面的垂面的特点：线圈位于此位置时磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大。交变电流的产生

如图所示是交流发电机线圈截面示意图。标有

的小圆圈表示线圈

边的横截面，标有

的小圆圈表示线圈

边的横截面。设

边的长度为

，

边的长度为

，匀强磁场的磁感应强度为

。线圈平面从中性面开始以角速度

转动，经过时间

后转到图示位置。

根据上述信息，推导此时感应电动势的表达式。问题1：此时，线圈与中性面的夹角是多少？问题2：

边的速度是多少？问题4：

边产生的感应电动势是多少？问题3：

边速度的方向与磁场方向的夹角是多少？问题5：线圈中的感应电动势是多少？问题6：如果线圈不是从中性面开始旋转，线圈中感应电动势如何表述？用公式描述交变电流1、感应电动势的瞬时值：2、感应电动势的峰值：

如果外电路的纯电阻

，线圈本身的电阻为

，可得电流随时间的变化规律

可得外电路两端的电压随时间的变化规律用公式描述交变电流

正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流，简称正弦交流。

正弦交变电流随时间的变化用公式描述交变电流

几种交变电流的波形用公式描述交变电流课堂小结2.实验探究交变电流的产生。3.用公式来描述交变电流。1.交变电流的曲线成正弦（余弦曲线）。练习练习2．矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，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零时，线框中的感应电动势也为零C．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D．线框经过中性面时，各边不切割磁感线CD练习3.如图甲所示是目前市面上流行的手摇手机充电器，它体型小，携带方便，可以在紧急状态下给手机临时充电。若某人摇动手柄给手机充电时，其内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，当线圈转到图乙所示位置时，下列说法正确的是（

）A．线圈中无电流 B．电流方向将发生改变C．线圈中的电流最大 D．穿过线圈磁通量的变化率为0C练习4.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,下列说法中正确的是（）

A．线圈每经