3.1 交变电流 课件 高二物理人教版（2019）选择性必修二

第1节

交变电流第三章

人教版

高中选择性必修第二册交变电流的产生02交变电流的变化规律03巩固提升04交流发电机01新课导入你知道下图中仿佛由天际而来，向天际而去的输电线始于哪里，最终又输送到哪里吗？始于：发电厂、变电站输送到：乡村、工厂......你知道发电厂发电机利用什么原理发出来的电？它具有哪些特点？交流发电机PART01交流发电机01组成发电机的两部分中一部分不动（叫定子），另一部分绕着轴线做匀速转动（叫转子）便可以发出电来。电枢磁极转子是它，叫旋转电枢式发电机转子是它，叫旋转磁极式发电机基本组成部分你能用已学知识解释以下交流发电机的工作原理吗？它产生的电流有什么特点？交变电流的产生PART02交流发电机示意图01KAFELDCB02交流电的产生原理请判断出下列四个位置时电流方向？并总结这样的发电机在匀速转动过程中产生电流方向有什么特点？E=0、I=0ו电流：B→A→D→C→BוI电流：C→D→A→B→CI电流方向具有周期性变化的特点。02交流电的产生原理

设磁感应强度是B，AB、CD长为l，AD、BC宽为d，线圈匀速转动的角速度是ω，设t＝0时线圈所在平面与磁场反向刚好垂直，则t=t时刻线圈产生的电动势为多少？A(B)D(C)BvAD·×中性面线圈与中性面的夹角是多少？

AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？

AB边的速度多大？

AB边中的感应电动势多大？02交流电的产生原理

设磁感应强度是B，AB、CD长为l，AD、BC宽为d，线圈匀速转动的角速度是ω，设t＝0时线圈所在平面与磁场反向刚好垂直，则t=t时刻线圈产生的电动势为多少？A(B)D(C)BvAD

·×此时线圈中的感应电动势多大？这样的发电机产生的电流大小和方向有什么特点？⑥若线圈由N匝组成，此时感应电动势多大？交变电流的变化规律PART301交变电流若设回路中的总电阻为R，则根据闭合回路欧姆定律得：电流方向和大小随时间做周期性变化，其符合正弦函数变化规律，这样的交变电流叫做正弦式交变电流。交变电流，简称交流（AC)方向不随时间变化的电流叫做直流电，简称直流(DC)。0it恒定直流0it脉动直流电常见的交变电流02正弦式交变电流的变化规律正弦式交变电流是怎样产生的？当线圈绕着与匀强磁场方向垂直的轴线匀速转动，就会产生正弦式交变电流。电动势的最大值为多少？当电动势最大时线圈处于什么位置时？电动势为0时，线圈又处于什么位置。电动势最大时：电动势为0时：中性面02正弦式交变电流的变化规律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变化规律如何？负载两端的电压和流过的电流也按正弦规律变化其中Um、

Im分别叫电压和电流的最大值，也叫峰值。而u、i则是相应的物理量的瞬时值。以上表达形式是不是什么情况下都成立？02正弦式交变电流的变化规律若线圈从中性面的垂面（峰值面）开始计时，在t时刻线圈中的感应电动势是多少？BvA(B)D(C)中性面ωtt=0

v‖v⊥ωt另一种推导方式：02正弦式交变电流的变化规律若线圈从中性面的垂面（峰值面）开始计时，在t时刻线圈中的感应电动势是多少？BvA(B)D(C)中性面ωtt=0

v‖v⊥ωt说明：物理学中，正弦交变电流与余弦交变电流(本质规律都相同)统称为正弦式交流电负载两端电压变化规律：流过负载的电流变化规律：课堂总结交变电流交流发电机交变电流的变化规律电枢磁极交变电流的产生巩固提升PART4巩固提升1.(交变电流的判断)(多选)下图所示图像中属于交变电流的有(

)答案:ABC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。此题根据图像判断是否属于交变电流,意在提高学生的辨析能力,培养物理观念核心素养。巩固提升2.(交变电流的产生)(多选)下列各图中能产生交变电流的是(

)答案:CD解析:A图中的转轴与磁场方向平行,B图中的转轴与线圈所在平面垂直,线圈中的磁通量始终为零,线圈中无感应电流产生,故A、B错误;根据交变电流产生的条件可知,线圈绕垂直于磁感线且通过线圈平面的轴转动,就可以产生交变电流,对线圈的形状没有特别要求,故C、D正确。巩固提升3.(交变电流的规律)如图所示，线圈abcd的ad边长0.5m，ab边长0.1m，共100匝，线圈的总电阻为1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度B=1/πT，当线圈以300r/min的转速匀速逆时针(俯视图)旋转时．问：(1)求图示时刻流过R的电流的方向，并在图中标出；(2)求图示时刻ad边所受的安培力；(3)若线圈从图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；巩固提升3.(交变电流的规律)如图所示，线圈abcd的ad边长0.5m，ab边长0.1m，共100匝，线圈的总电阻为1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度B=1/πT，当线圈以300r/min的转速匀速逆时针(俯视图)旋转时．问：(4)线圈转过1/30s时电动势的瞬时值多大？(5)电路中电压表的示数是多少？(6)从图示位置开始计时，经1/30s通过电阻R的电荷量是多少？(7)发电机线圈内阻消耗的功率是多少？巩固提升解析：(1)根据右手定则可知，图示时刻流过电阻R的电流方向向左；(2)转速n=300r/min=5r/s，故频率f=n=5Hzω=2πf=2π×5rad/s=10πrad/s图示时刻电动势最大值为：Em=NBSω=100×1/π×0.05×10π=50V，根据闭合电路欧姆定律有：Im=Em/(R+r)=5A此时ad边所受安培力为：F安=NBImLad=250/πN；巩固提升(3)从图示时刻开始计时，所以感应电动势按余弦规律变化：e=Emcosωt=50cos10πtV(4)当t=1/30s时，e=50cos(10π×1/30)V=25V(5)电动势的有效值为：

电路中电流有效值为