2018_2019學(xué)年高中物理第二章交變電流1交變電流課件教科版選修.pptx

1、1交變電流,第二章交變電流,學(xué)習(xí)目標(biāo),知識探究,典例精析,達(dá)標(biāo)檢測,1.會觀察電流(或電壓)的波形圖，理解交變電流和正弦交變電流的概念. 2.理解交變電流的產(chǎn)生過程，會分析電動勢和電流方向的變化規(guī)律. 3.知道交變電流的變化規(guī)律及表示方法，知道交變電流的瞬時(shí)值、峰值的物理含義.,一、對交變電流的認(rèn)識,答案,(1)把圖1所示電路接在干電池的兩端時(shí)，可以觀察到什么現(xiàn)象？,答案當(dāng)接在干電池兩端時(shí)，只有一個(gè)發(fā)光二極管會亮.,知識探究,導(dǎo)學(xué)探究,(2)把圖1中電路接在手搖式發(fā)電機(jī)兩端時(shí)，又會觀察到怎樣的現(xiàn)象？并解釋看到的現(xiàn)象.,答案當(dāng)接在手搖式發(fā)電機(jī)兩端時(shí)，兩個(gè)發(fā)光二極管 間或的閃亮，原因是發(fā)電機(jī)產(chǎn)生與

2、直流不同的電流，兩個(gè)發(fā)光二極管一會兒接通這一個(gè)，一會兒再接通另外一個(gè)，電流方向不停地改變.,圖1,對交變電流的認(rèn)識 (1)交變電流：大小和方向隨時(shí)間作 變化的電流叫交變電流，簡稱 . (2) 不隨時(shí)間變化的電流稱為直流. 、方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流. 注意：對直流電流和交變電流的區(qū)分主要是看電流 是否變化. (3)正弦交變電流：電流隨時(shí)間按 規(guī)律變化的交變電流叫正弦交變電流，簡稱 .,知識梳理,周期性,交流電,大小,方向,正弦函數(shù),正弦交流電,答案,方向,如圖所示，屬于交流電的是(),即學(xué)即用,C,解析方向隨時(shí)間作周期性變化是交變電流最重要的特征.A、B、D三項(xiàng)所示的電流大小隨時(shí)間

3、作周期性變化，但其方向不變，不是交變電流，它們所表示的是直流電. C選項(xiàng)中電流的方向隨時(shí)間作周期性變化，故選C.,解析答案,二、正弦交變電流的產(chǎn)生,假定線圈繞OO軸沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動，如圖2甲至丁所示.請分析判斷：,導(dǎo)學(xué)探究,圖2,(1)線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中，線圈中的電流方向的變化情況.,答案,答案,(2)線圈轉(zhuǎn)動過程中，當(dāng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢有最大值和最小值時(shí)線圈分別在什么位置？,答案,答案線圈轉(zhuǎn)到甲或丙位置時(shí)線圈中沒有電流，感應(yīng)電動勢為零，此時(shí)線圈所處的平面稱為中性面.線圈轉(zhuǎn)到乙或丁位置時(shí)線圈中的電流最大，感應(yīng)電動勢最大.,正弦交變電流的產(chǎn)生條件及中性面的特點(diǎn) (1)正弦交變電流的產(chǎn)生條件：

4、將閉合矩形線圈置于 磁場中，并繞 方向的軸 轉(zhuǎn)動. (2)中性面：線圈平面與磁感線 時(shí)的位置. 線圈處于中性面位置時(shí)，穿過線圈的，但線圈中的電流為 (填“最大”或“零”). 線圈每次經(jīng)過中性面時(shí)，線圈中感應(yīng)電流的方向都要改變.線圈轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流的方向改變 次.,知識梳理,勻強(qiáng),垂直磁場,勻速,答案,垂直,最大,零,兩,(多選)當(dāng)交流發(fā)電機(jī)的線圈轉(zhuǎn)到線圈平面與中性面重合時(shí)，下列說法中正確的是() A.電流將改變方向 B.磁場方向和線圈平面平行 C.線圈的磁通量最大 D.線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大,解析答案,即學(xué)即用,解析當(dāng)線圈平面與中性面重合時(shí)，磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動勢為零，

5、電流將改變方向，故選A、C.,AC,三、正弦交變電流的描述,如圖3是圖2中線圈ABCD在磁場中繞軸OO轉(zhuǎn)動時(shí)的截面圖.線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度為.經(jīng)過時(shí)間t，線圈轉(zhuǎn)過的角度是t，AB邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于t.設(shè)AB邊長為L1，BC邊長為L2，線圈面積SL1L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則：,導(dǎo)學(xué)探究,圖3,(1)甲、乙、丙中AB邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢各為多大？,答案,答案甲：eAB0,(2)甲、乙、丙中整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動勢各為多大？,答案,答案整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動勢由AB和CD兩部分組成，且eABeCD，所以 甲：e0 乙：eeABeCDBSsin t 丙：eBS,(3)若

6、線圈有n匝，則甲、乙、丙中整個(gè)線圈的感應(yīng)電動勢各為多大？,答案,答案若線圈有n匝，則相當(dāng)于n個(gè)完全相同的電源串聯(lián)，所以 甲：e0 乙：enBSsin t 丙：enBS,交變電流的瞬時(shí)值及峰值. (1)正弦交變電流電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式： 當(dāng)從中性面開始計(jì)時(shí)：e . 當(dāng)從與中性面垂直的位置開始計(jì)時(shí)：e . (2)正弦交變電流電動勢的峰值表達(dá)式： Em 與線圈的形狀 ，與轉(zhuǎn)動軸的位置 .(填“有關(guān)”或“無關(guān)”),知識梳理,Emsin t,Emcos t,答案,nBS,無關(guān),無關(guān),A.磁通量和感應(yīng)電動勢都在變大 B.磁通量和感應(yīng)電動勢都在變小 C.磁通量在變小，感應(yīng)電動勢在變大 D.磁通量在變大，感應(yīng)

7、電動勢在變小,線框在勻強(qiáng)磁場中繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(由上向下看是逆時(shí)針方向)，當(dāng)轉(zhuǎn)到如圖4所示位置時(shí)(090)，磁通量和感應(yīng)電動勢大小的變化情況是(),答案,即學(xué)即用,D,返回,圖4,例1矩形線框繞垂直于勻強(qiáng)磁場且在線框平面的軸勻速轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生了交變電流，下列說法正確的是 () A.當(dāng)線框位于中性面時(shí)，線框中感應(yīng)電動勢最大 B.當(dāng)穿過線框的磁通量為零時(shí)，線框中的感應(yīng)電動勢也為零 C.每當(dāng)線框經(jīng)過中性面時(shí)，感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電流的方向就改變一次 D.線框經(jīng)過中性面時(shí)，各邊切割磁感線的速度為零,一、交變電流的產(chǎn)生,典例精析,歸納總結(jié),解析答案,解析線框位于中性面時(shí)，線框平面與磁感線垂直，穿過線框的磁通量最

8、大，但此時(shí)切割磁感線的兩邊的速度與磁感線平行，即不切割磁感線，所以感應(yīng)電動勢等于零，也應(yīng)該知道此時(shí)穿過線框的磁通量的變化率等于零，感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電流的方向也就在此時(shí)刻發(fā)生變化.線框垂直于中性面時(shí)，穿過線框的磁通量為零，但切割磁感線的兩邊都垂直切割，有效切割速度最大，所以感應(yīng)電動勢最大，也可以說此時(shí)穿過線框的磁通量的變化率最大，故C、D選項(xiàng)正確. 答案CD,歸納總結(jié),歸納總結(jié),搞清兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)： 1.線圈平面與磁場垂直時(shí)：e為0，i為0，為最大， t 為0. 2.線圈平面與磁場平行時(shí)：e為最大，i為最大，為0， t 為最大.,例2有一個(gè)正方形線圈的匝數(shù)為10匝，邊長為20 cm，線圈 總

9、電阻為1 ，線圈繞OO軸以10 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動， 如圖5所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T，問：,二、交變電流的變化規(guī)律,圖5,(1)該線圈產(chǎn)生的交變電流電動勢的峰值、電流的峰值分別是多少；,解析答案,解析交變電流電動勢的峰值為EmnBS 100.50.2210 V6.28 V 電流的峰值為Im Em R 6.28 A.,答案6.28 V6.28 A,(2)若從中性面位置開始計(jì)時(shí)，寫出感應(yīng)電動勢隨時(shí)間變化的表達(dá)式；,解析答案,解析從中性面位置開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為eEmsin t6.28sin (10t) V. 答案e6.28sin (10t) V,(3)線圈從中

10、性面位置開始，轉(zhuǎn)過30時(shí)，感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值是多大.,解析答案,解析線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)過30時(shí)，感應(yīng)電動勢為 eEmsin 303.14 V. 答案3.14 V,總結(jié)提升,總結(jié)提升,1.求交變電流瞬時(shí)值的方法： (1)確定線圈轉(zhuǎn)動從哪個(gè)位置開始計(jì)時(shí)； (2)確定表達(dá)式是正弦函數(shù)還是余弦函數(shù)； (3)確定轉(zhuǎn)動的角速度2n(n的單位為轉(zhuǎn)/秒)、峰值EmNBS； (3)寫出表達(dá)式，代入角速度求瞬時(shí)值.,總結(jié)提升,2.線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦交變電流，產(chǎn)生的交變電流與線圈的形狀無關(guān).如圖6所示，若線圈的面積與例2中題圖所示線圈面積相同，則答案完全相同.,圖6,例3處在勻強(qiáng)磁場中的矩形線圈a

11、bcd以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向平行于紙面并與ab邊垂直.在t0時(shí)刻，線圈平面與紙面重合，如圖7所示，線圈的cd邊離開紙面向外運(yùn)動.若規(guī)定沿abcda方向的感應(yīng)電流為正，則圖中能反映線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖像是(),三、交變電流的圖像,圖7,解析答案,技巧點(diǎn)撥,返回,解析線圈在磁場中從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動時(shí)可以產(chǎn)生按余弦規(guī)律變化的交流電.對于圖示起始時(shí)刻，線圈的cd邊離開紙面向紙外運(yùn)動，速度方向和磁場方向垂直，產(chǎn)生的電動勢的瞬時(shí)值最大；用右手定則判斷出電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，與規(guī)定的正方向相同，所以C對. 答案C,技巧點(diǎn)撥,技巧點(diǎn)撥,1.從中性面開始計(jì)時(shí)是正弦曲線，從垂直中性面

12、開始計(jì)時(shí)是余弦曲線. 2.由楞次定律或右手定則判斷感應(yīng)電流的方向.,返回,1.(多選)如圖所示的圖像中屬于交變電流的有( ),達(dá)標(biāo)檢測,1,2,3,4,解析答案,解析選項(xiàng)A、B、C中e的方向均發(fā)生了變化，故它們屬于交變電流，但不是正弦交變電流； 選項(xiàng)D中e的方向未變化，故是直流.,ABC,答案,2.(多選)下列各圖中，線圈中能產(chǎn)生交變電流的有(),1,2,3,4,BCD,3.(多選)矩形線圈的匝數(shù)為50匝，在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時(shí)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖8所示，下列結(jié)論正確的是(),1,2,3,4,圖8,解析答案,A.在t0.1 s和t0.3 s時(shí)，電動勢最大 B.

13、在t0.2 s和t0.4 s時(shí)，電動勢改變方向 C.電動勢的最大值是157 V D.當(dāng)t0.4 s時(shí)，磁通量變化率達(dá)到最大,解析由t圖像可知maxBS0.2 Wb，T0.4 s，又因?yàn)閚50，所以EmaxnBSnmax 2 T 157 V，C正確. t0.1 s 和t0.3 s時(shí)，最大，e0，電動勢改變方向；t0.2 s和t0.4 s時(shí)，0，eEmax最大，故A、B錯(cuò)誤. 根據(jù)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的特點(diǎn)知，當(dāng)t0.4 s時(shí)， t 最大，D正確. 答案CD,1,2,3,4,4.如圖9所示，線圈的面積是0.05 m2，共100匝，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B 1 T，當(dāng)線圈以300 r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，求：,1,2,3,4,圖9,(1)若從線圈的中性面開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式；