交变电流课件-高二下学期物理人教版选择性3

第三章《交变电流》第一节：交变电流的产生2、技能目标1、知识目标学习目标（1）知道什么是交变流电。并理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。（2）掌握交变电流的变化规律，及表示方法。（3）理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。（4）知道几种常见的交变电流。如正弦式交变电流、锯齿形交变电流、矩形脉冲电流。（3）培养运用数学知识解决处理物理问题的能力。（1）掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。（2）培养观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。一、交变电流1.直流电流（DC）定义：方向不随时间变化的电流称为直流。（电池供给的电流，大小和方向都不随时间变化，所以属于直流）2.交变电流（AC）定义：电流、电压大小和方向随时间做周期性变化，这样的电流叫作交变电流。（家用电电流大小和方向都随时间周期变化，家用电为交流电）例题1：下列表示交变电流的有（）tBitA00itC0iD0ttE0eu二、交变电流的产生思考：为什么会产生电流？二、交变电流的产生二、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？

正视图AB、CD切割磁感线二、交变电流的产生

I=0I方向：dcbadI=0I方向：abcda1、中性面

（1）中性面：A、线圈通过中性面瞬间不切割磁感线，感应电动势、感应电流为零。C、每当线圈经过中性面一次，感应电流方向就改变一次。B、中性面位置磁通量最大，磁通量的变化

率等于０。线圈平面与磁感线垂直的位置（2）特点：D、线圈转一周两次经过中性面，电流方向改变两次2、垂直于中性面特点

（1）速度与磁场垂直，感应电动势最大（2）磁通量为零，磁通量变化率最大（3）垂直于中性面出，电流方向发生改变3、正余弦交流电的产生（1）正弦交流电的产生C、中性面处开始转动产生正弦交流电A、瞬时值表达式B、峰值（最大值）电动势随时间变化电路中电流随时间变化负载电压随时间变化

磁通量随时间变化D、正弦交流电有关图像（2）余弦交流电的产生C、垂直于中性面出开始转动产生余弦交流电A、瞬时值表达式B、峰值（最大值）D、余弦交流电有关图像4、特殊说明（1）线圈绕垂直于磁场方向的轴转动磁通量发生变化所以产生交流电（2）s为线圈的面积，与线圈形状无关（3）正余弦交流电峰值与磁通量必有一个最大一个为零（4）通常通过磁通量判断线圈位置四、交流发电机KAFELDCB中性面：线框平面与磁感线垂直的面1、B⊥S2、φ最大3、V∥B6、对应E-t图像中0T、T/2、T位置5、I=E/(R+r)=0三、交变电流的变化规律（关键位置一）4、E=BLVsinθ=0线圈经过垂直面时，由切割边L1和另一边L2推导出此时刻线圈中的感应电动势，即为最大电动势Em。能不能用所学知识推到一下Em=？垂直面判断此位置有没有切割磁感线？如果有，感应电流大小、方向怎么样呢？中性的垂直面：线框平面与磁感线平行的面(简称：垂直面)1、B∥S2、φ=0（最小）三、交变电流的变化规律（关键位置二）6、对应E-t图像中T/4、3T/4位置5、I=E/(R+r)=Im最大4、E=BLVsinθ=Em最大3、V⊥B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。三、交变电流的变化规律（关键位置对比）B⊥Sφ最大V∥BE=0I=0中性面垂直面B∥Sφ最大V⊥BEm=nBSωI=Im为了便于分析，大家要学会把关键位置的立体图转化为截面图哦！四个关键时刻：t=0(中性面）、t=T/4(垂直面）、t=T2/4(中性面）、t=T3/4(垂直面）、t=T4/4=0(中性面）三、交变电流的变化规律（四个关键时刻对比）3．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e＝________V，电动势的峰值为___V，从中性面起经1/48

s，交流电动势的大小为____V.知识点二交变电流的变化规律课堂探究练2sin8πt2_14．有一个10匝正方形线框，边长为20cm，线框总电阻为1Ω，线框绕OO′轴以10π

rad/s的角速度匀速转动，如图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5T．问：(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式。知识点二交变电流的变化规律课堂探究练解析:(1)交变电流电动势最大值为Em＝nBSω＝10×0.5×0.22×10πV＝6.28V，电流的最大值为Im＝Em/R＝A＝6.28A.(2)线框转过60°时，感应电动势e＝Emsin60°＝5.44V.(3)由于线框转动是从中性面开始计时的，所以瞬时值表达式为e＝Emsinωt＝6.28sin10πtV.点评①电动势最大值Em＝nBSω.②当计时起点为中性面位置时表达式为e＝Emsinωt当计时起点为线圈平面与磁场方向平行时，表达式为e＝Emcosωt.1、分解动作剖析一:0---T/4从中性面开始计时，即t=0---t=T/4，切割磁感线的有效速度V(绿色）正弦式逐渐增大V⊥=Vsinωt，ωt=θ（0º-90º变化），所以感应电动势也正弦式函数增大。t=T/4——t=2T/4，切割磁感线的有效速度V(绿色）正弦式逐渐减小V⊥=Vsinωt，ωt=θ（90º-180º），所以感应电动势随正弦式函数减小。电流随时间正弦式减小到零。2、分解动作剖析二:T/4---2T/4从t=2T/4——t=3T/4，切割磁感线的有效速度V(绿色）逐渐增大V1=Vsinωt，ωt=θ（180º-270º）所以感应电动势随正弦式函数增大。从t=2T——t=3T/4，电流变为反向，随时间正弦式增大到最大值。3、分解动作剖析三:2T/4---3T/4t=3T/4——t=4T/4，切割磁感线的有效速度V(绿色）逐渐减小V1=Vsinωt，ωt=θ（270º-360º），所以感应电动势随正弦式函数减小。从t=3T/4——t=4T/4，电流反向，随时间正弦式减小到零。4、分解动作剖析一:3T/4---T四、交变电流的变化规律（电动势瞬时表达式）

1.电动势的瞬时值表达式:Em=NBωS2.若给外电阻R供电，发电机线圈本身电阻为r，则电流瞬时值表达式:3.R两端的电压瞬时值:e=NBSωsinωt

i=Imsinωtu=UmsinωtIm=Em/(R+r)如转ωt=60°,150°,210°,300°时，请学生分别计算感应电动势的大小和方向？如转ωt=60°,150°,210°,300°时，请学生分别计算感应电动势的大小和方向？1.e=Emsinωt=2.e=Emsinωt=3.e=Emsinωt=4.e=Emsinωt=均为负均为正方法技巧练e=Emsinωt,既能表示电动势大小，又能表示电动势方向。

5．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100匝，转速为(10/π)r/min，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.03Wb，则线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为多少？当线圈平面与中性面夹角为时，感应电动势为多少？知识点三交变电流的变化规律方法技巧练解析由题意知：Φm＝0.03Wbω＝2πn＝1/3rad/s.线圈转至与磁感线平行时，感应电动势最大，故Em＝NBSω＝NΦmω＝1V瞬时值表达式e＝Emsinωtθ＝ωt，e＝V.6．如图所示，匝数为n，面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为ω，求线圈从图示位置转过180°时间内的平均感应电动势．知识点三交变电流的变化规律方法技巧练方法总结平均感应电动势不等于始、末两瞬时电动势值的平均值，必须用法拉第电磁感应定律计算即五、正弦式交变电流的图像如果从垂直面开始旋转呢？线圈从中性面开始旋转时，e、i、u随时间t变化如图所示7．矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动,线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示,下面说法中正确的是()A．t1时刻通过线圈的磁通量为零B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D．每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大知识点四交变电流图象的应用方法技巧练D8．一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的变化图象如图所示，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，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大C．t＝0.02s时刻，线圈中有最大感应电动势D．t＝0.03s时刻，线圈中有最大感应电流知识点四交变电流图象的应用方法技巧练ABCD六、交流发电机1、构造2、种类①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）②用来产生磁场的磁极①旋转电枢式发电机（电枢动、磁极不动）②旋转磁极式发电机（磁极动、电枢不动）无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子1、交变电流：方向都随时间作周期性变化的电流。3、交变电流的变化规律：（1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。

（2）大小变化规律