202X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3_2

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，可以觀察到什么現(xiàn)象？答案答案當(dāng)接在干電池兩端時，只有一個發(fā)光二極管會亮.知識探究導(dǎo)學(xué)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，又會觀察到怎樣的現(xiàn)象？并解釋看到的現(xiàn)象.答案答案當(dāng)接在手搖式發(fā)電機(jī)兩端時，兩個發(fā)光二極管間或的閃亮，原因是發(fā)電機(jī)產(chǎn)生與直流不同的電流，兩

2、個發(fā)光二極管一會兒接通這一個，一會兒再接通另外一個，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：大小和方向隨時間作 變化的電流叫交變電流，簡稱 .(2) 不隨時間變化的電流稱為直流. 、方向都不隨時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下圖，屬于交流電的是()即學(xué)即用即學(xué)即用C解析方向隨時間作周期性變化是交變電流最重要的特征解析方向隨時間作周期性變化是交變電流最重要的特征.A、B、D三項(xiàng)三項(xiàng)所示的電流

3、大小隨時間作周期性變化，但其方向不變，不是交變電流，所示的電流大小隨時間作周期性變化，但其方向不變，不是交變電流，它們所表示的是直流電它們所表示的是直流電.C選項(xiàng)中電流的方向隨時間作周期性變化，應(yīng)選選項(xiàng)中電流的方向隨時間作周期性變化，應(yīng)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.答案答案答案轉(zhuǎn)動過程電流方向甲乙BADC乙丙BADC丙丁ABCD丁甲ABCD(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線圈分別在什么位置？答案答案答案線圈轉(zhuǎn)到甲或丙位置

4、時線圈中沒有電流，感應(yīng)電動勢為零，此時線圈所處的平面稱為中性面.線圈轉(zhuǎn)到乙或丁位置時線圈中的電流最大，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：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 時的位置.線圈處于中性面位置時，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，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.知識梳理知識梳理勻強(qiáng)垂直磁場勻速答案垂直最大零兩(多項(xiàng)選擇)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，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A.電流將改變方向B.磁場方向

5、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)即用即學(xué)即用解析當(dāng)線圈平面與中性面重合時，磁通量最大，磁通量的變化率為零，解析當(dāng)線圈平面與中性面重合時，磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動勢為零，電流將改變方向，應(yīng)選感應(yīng)電動勢為零，電流將改變方向，應(yīng)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)動時的截面圖.線圈平面從中性面開場轉(zhuǎn)動，角速度為.經(jīng)過時間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，那么：導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究圖3(1)甲、

6、乙、丙中AB邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢各為多大？答案答案答案甲：eAB0(2)甲、乙、丙中整個線圈中的感應(yīng)電動勢各為多大？答案答案整個線圈中的感應(yīng)電動勢由答案整個線圈中的感應(yīng)電動勢由AB和和CD兩局部組成，且兩局部組成，且eABeCD，所以所以甲：甲：e0乙：乙：eeABeCDBSsin t丙：丙：eBS(3)假設(shè)線圈有n匝，那么甲、乙、丙中整個線圈的感應(yīng)電動勢各為多大？答案答案假設(shè)線圈有答案假設(shè)線圈有n匝，那么相當(dāng)于匝，那么相當(dāng)于n個完全一樣的電源串聯(lián)，所以個完全一樣的電源串聯(lián)，所以甲：甲：e0乙：乙：enBSsin t丙：丙：enBS交變電流的瞬時值及峰值.(1)正弦交變電流電動勢的瞬時值表達(dá)式：

7、當(dāng)從中性面開場計時：e .當(dāng)從與中性面垂直的位置開場計時：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))知識梳理知識梳理Emsin tEmcos 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)電動勢在變小線框在勻強(qiáng)磁場中繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(由上向下看是逆時針方向)，當(dāng)轉(zhuǎn)到如圖4所示位置時(090)，磁通量和感應(yīng)電動勢大小的變化情況是()答案即學(xué)即用即學(xué)即用D返回圖4例例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)動時產(chǎn)生了交矩形線框繞垂直于勻強(qiáng)磁場

8、且在線框平面的軸勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生了交變電流，以下說法正確的選項(xiàng)是變電流，以下說法正確的選項(xiàng)是 ()A.當(dāng)線框位于中性面時，線框中感應(yīng)電動勢最大當(dāng)線框位于中性面時，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，線框中的感應(yīng)電動勢也為零當(dāng)穿過線框的磁通量為零時，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，感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電流的方向就改變一次每當(dāng)線框經(jīng)過中性面時，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，各邊切割磁感線的速度為零線框經(jīng)過中性面時，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)解析答案解析解析線框位于中性面時，線框平面與磁感線垂直，穿過線框的磁通量最

9、大，但此時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刻發(fā)生變化.線框垂直于中性面時，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，也可以說此時穿過線框的磁通量的變化率最大，故C、D選項(xiàng)正確.答案答案CD歸納總結(jié)歸納總結(jié)例例2有一個正方形線圈的匝數(shù)為10匝，邊長為20 cm，線圈總電阻為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

10、電動勢的峰值、電流的峰值分別是多少；解析答案答案答案6.28 V6.28 A(2)假設(shè)從中性面位置開場計時，寫出感應(yīng)電動勢隨時間變化的表達(dá)式；解析答案解析從中性面位置開場計時，感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為解析從中性面位置開場計時，感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為e eEmsin Emsin tt6.28sin (10t) V.6.28sin (10t) V.答案答案e e6.28sin (10t) V6.28sin (10t) V(3)線圈從中性面位置開場，轉(zhuǎn)過30時，感應(yīng)電動勢的瞬時值是多大.解析答案解析線圈從中性面位置開場轉(zhuǎn)過解析線圈從中性面位置開場轉(zhuǎn)過3030時，感應(yīng)電動勢為時，感應(yīng)電動勢為e

11、eEmsin 30Emsin 303.14 V.3.14 V.答案答案3.14 V3.14 V總結(jié)提升 總結(jié)提升1.求交變電流瞬時值的方法：(1)確定線圈轉(zhuǎn)動從哪個位置開場計時；(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，假設(shè)線圈的面積與例2中題圖所示線圈面積一樣，那么答案完全一樣.圖6例例3處在勻強(qiáng)磁場中的矩形線圈處在勻強(qiáng)磁場中的矩形線圈abcd以恒定的角速度繞以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場邊轉(zhuǎn)

12、動，磁場方向平行于紙面并與方向平行于紙面并與ab邊垂直邊垂直.在在t0時刻，線圈平面與紙面重合，如圖時刻，線圈平面與紙面重合，如圖7所示，線圈的所示，線圈的cd邊離開紙面向外運(yùn)動邊離開紙面向外運(yùn)動.假設(shè)規(guī)定沿假設(shè)規(guī)定沿abcda方向的感方向的感應(yīng)電流為正，那么圖中能反映線圈中感應(yīng)電流應(yīng)電流為正，那么圖中能反映線圈中感應(yīng)電流i隨時間隨時間t變化的圖像是變化的圖像是()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場勻速轉(zhuǎn)動時可以產(chǎn)生按余弦規(guī)律變解析線圈在磁場中從圖示位置開場勻速轉(zhuǎn)動時可以產(chǎn)生按余弦規(guī)律變化的交流電化的交流電. .對于圖示起始時刻，線圈的對于圖示起始時刻，線

13、圈的cdcd邊離開紙面向紙外運(yùn)動，速邊離開紙面向紙外運(yùn)動，速度方向和磁場方向垂直，產(chǎn)生的電動勢的瞬時值最大；用右手定那么判度方向和磁場方向垂直，產(chǎn)生的電動勢的瞬時值最大；用右手定那么判斷出電流方向?yàn)槟鏁r針方向，與規(guī)定的正方向一樣，所以斷出電流方向?yàn)槟鏁r針方向，與規(guī)定的正方向一樣，所以C C對對. .答案答案C C技巧點(diǎn)撥技巧點(diǎn)撥1.從中性面開場計時是正弦曲線，從垂直中性面開場計時是余弦曲線.2.由楞次定律或右手定那么判斷感應(yīng)電流的方向.返回1.(多項(xiàng)選擇)如下圖的圖像中屬于交變電流的有( )達(dá)標(biāo)檢測解析答案解析解析選項(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.(多項(xiàng)選擇)以下各圖中，線圈中能產(chǎn)生交變電流的有()BCD3.(多項(xiàng)選擇)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，穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律如圖8所示，以下結(jié)論正確的選項(xiàng)是()圖8解析答案A.在t0.1 s和t0.3 s時，電動勢最大B.在t0.2 s和t0.