物理選修人教新課標(biāo)交變電流課件

1、12345678第一節(jié)第一節(jié) 交變電流交變電流第五章第五章 交變電流交變電流9【演示演示1 1】觀察小燈泡的觀察小燈泡的發(fā)光發(fā)光情情況況閃爍閃爍: :通過小燈泡的電流通過小燈泡的電流大小是變化的大小是變化的 線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小是變化的線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小是變化的10【演示演示2 2】觀察二極管的觀察二極管的發(fā)光發(fā)光情況情況交替發(fā)光交替發(fā)光線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向方向是變化的是變化的F1 12 211 【演示演示3 3 】 現(xiàn)象：電流表指針左右擺動(dòng)現(xiàn)象：電流表指針左右擺動(dòng)12 1.1.交變電流交變電流: : 大小大小和和方向方向都隨時(shí)間做周期性的變化都隨時(shí)間做周期性

2、的變化. . 簡(jiǎn)稱交流（簡(jiǎn)稱交流（ACAC） 2. 2.直流電直流電: : 方向方向不隨時(shí)間變化的電流（不隨時(shí)間變化的電流（DCDC） 恒定電流恒定電流: :大小大小和和方向方向不隨時(shí)間變化的電不隨時(shí)間變化的電流流 一、電流的分類一、電流的分類13(4)(1)(3)( 2)(6)(5)ii ii ii ii ii i000000v觀察下列幾個(gè)電流與時(shí)間的圖象觀察下列幾個(gè)電流與時(shí)間的圖象, ,判斷判斷哪些是交變電流哪些是交變電流? ?(2) (4) (6) tttttt試一試試一試 14PQ1516線圈（轉(zhuǎn)子）線圈（轉(zhuǎn)子） 電刷電刷 磁鐵（定子）磁鐵（定子）電刷的作用：連接線圈與外電路電刷的作用

3、：連接線圈與外電路17二、交變電流的產(chǎn)生 及變化規(guī)律181、中性面的特點(diǎn)： 線圈處于線圈處于中性面中性面位置時(shí)位置時(shí), ,穿過線圈的磁穿過線圈的磁通量通量最大最大, ,但線圈兩邊切割磁感線的有效速但線圈兩邊切割磁感線的有效速度為度為0 0，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0 0，磁通量變化率為，磁通量變化率為0 0。 線圈越過中性面線圈越過中性面, ,線圈中電流線圈中電流方向方向要要發(fā)生改變，線圈旋轉(zhuǎn)發(fā)生改變，線圈旋轉(zhuǎn)一周一周, ,感應(yīng)電流方向改感應(yīng)電流方向改變變兩次兩次。192 2、交變電流規(guī)律、交變電流規(guī)律（1 1）單匝單匝線圈旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的最大感應(yīng)電線圈旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：動(dòng)勢(shì)：Em=BLl

4、=BS（2 2）N N匝匝線圈旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)線圈旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：勢(shì)：Em=NBS（3 3）N N匝匝線圈旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)線圈旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：勢(shì)：meE sin t 其中其中Em=NBS瞬時(shí)值瞬時(shí)值 峰值峰值20 （4 4）N N匝線圈旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的瞬時(shí)電流值和電阻兩匝線圈旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的瞬時(shí)電流值和電阻兩端的瞬時(shí)電壓值。（整個(gè)線圈的內(nèi)阻為端的瞬時(shí)電壓值。（整個(gè)線圈的內(nèi)阻為r,r,外電外電阻為阻為R R）abcdHFR RmeE sin t 其中其中Em= NBSeiRr uiR 21mRuE sin tRr mEisin tR r miI sin t muU sin t

5、 瞬時(shí)值瞬時(shí)值峰值峰值交變電流的瞬時(shí)表達(dá)式交變電流的瞬時(shí)表達(dá)式22tT3T/4T/2T/4O3/2 /22eEm 3 3、正弦式電流的圖象、正弦式電流的圖象 其中其中Em=NBSmeE sin t （1 1）e-te-t圖象圖象cbdaaaaabbbddddcccbc23tT3T/4T/2T/4O3/2 /22iImmiI sin t cbdaaaaabbbddddccc （2 2）i-ti-t圖象（規(guī)定感應(yīng)電流正方向?yàn)閳D象（規(guī)定感應(yīng)電流正方向?yàn)閎adcbbadcb）bc24 乙：示波器中的鋸齒波掃描電壓 丙：電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖 ?。杭す馔ㄐ胖械募饷}沖 甲：家庭電路中的正弦交變電流 25

6、【例例1 1】一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e e隨隨時(shí)間時(shí)間t t的變化如圖所示。下面說法中正確的的變化如圖所示。下面說法中正確的 A At t1 1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零（時(shí)刻通過線圈的磁通量為零（ ） B Bt t2 2時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大 C Ct t3 3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大大 D D每當(dāng)每當(dāng)e e轉(zhuǎn)換方向時(shí)，通過線圈的磁通量的絕對(duì)轉(zhuǎn)換方向時(shí)，通過線圈的磁通量的絕對(duì)

7、值都為最大值都為最大D三課堂練習(xí)26 【訓(xùn)練訓(xùn)練1】線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示，由圖示可知（變電流的圖象如圖所示，由圖示可知（ ） A A、在、在A A和和C C時(shí)刻線圈處于磁通量變化率最大位置時(shí)刻線圈處于磁通量變化率最大位置B B、在、在A A和和C C時(shí)刻穿過線圈的磁通量為最大時(shí)刻穿過線圈的磁通量為最大C C、在、在B B時(shí)刻到時(shí)刻到D D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為弧度弧度D D、若從、若從B B時(shí)刻到時(shí)刻到D D時(shí)刻經(jīng)過時(shí)刻經(jīng)過0.01s0.01s，則在，則在1s1s內(nèi)交內(nèi)交變電流的方向改變變電流的方向改變10010

8、0次次 ACD27 【例例2 2】 如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B B=2 T=2 T，匝數(shù)，匝數(shù)n n =6=6的矩形線圈的矩形線圈abcdabcd繞中心軸繞中心軸OOOO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度=200 rad/s=200 rad/s。已知。已知abab=0.1 m=0.1 m，bcbc=0.2 m=0.2 m， （1 1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值； （2 2）設(shè)時(shí)間）設(shè)時(shí)間t t=0=0時(shí)線圈平面與磁感線垂直，時(shí)線圈平面與磁感線垂直，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。abcdOO/B148m()

9、EnBSv 248200m( )e E sin tsint(v) 28思考思考 1 1、最大值發(fā)生在什么位置？、最大值發(fā)生在什么位置？ 2 2、如圖示位置開始計(jì)時(shí)，則表達(dá)式、如圖示位置開始計(jì)時(shí)，則表達(dá)式 又如何？又如何？ 3 3、能否寫出磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律？、能否寫出磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律？設(shè)時(shí)間設(shè)時(shí)間t t=0=0時(shí)線圈平面與磁時(shí)線圈平面與磁感線垂直。感線垂直。a ab bc cd dOO/B29【訓(xùn)練訓(xùn)練2 2】一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為311 V311 V，線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的，線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是角速

10、度是100 rad/s100 rad/s。 （1 1）寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式）寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式. . （2 2）若該發(fā)電機(jī)只與含電阻的負(fù)載組成閉合）若該發(fā)電機(jī)只與含電阻的負(fù)載組成閉合電路，電路中的總電阻為電路，電路中的總電阻為100 100 ，試寫出通過，試寫出通過負(fù)載的電流強(qiáng)度的瞬時(shí)表達(dá)式負(fù)載的電流強(qiáng)度的瞬時(shí)表達(dá)式. .在在t=1/120st=1/120s時(shí)時(shí)電流強(qiáng)度的瞬時(shí)值為多少？電流強(qiáng)度的瞬時(shí)值為多少？ （1 1） e=311sin 100t （2 2） 因因Im=Em/R/R=3.11A,故故瞬時(shí)表達(dá)式為瞬時(shí)表達(dá)式為: : i=3.11sin100t 當(dāng)當(dāng) t=1/1

11、20s時(shí)時(shí),i=3.06A 301 1、交變電流：大小和、交變電流：大小和方向方向都隨時(shí)間作周期性變都隨時(shí)間作周期性變化化 的電流的電流 3 3、交變電流的變化規(guī)律：、交變電流的變化規(guī)律：（1 1）方向變化規(guī)律）方向變化規(guī)律-線圈平面每經(jīng)過中性面線圈平面每經(jīng)過中性面一次，一次， 感應(yīng)電流的方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一感應(yīng)電流的方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變兩次。周，感應(yīng)電流的方向改變兩次。 （2 2）大小變化規(guī)律）大小變化規(guī)律-按正弦規(guī)律變化：按正弦規(guī)律變化： e=Emsint Em=NBS叫電動(dòng)勢(shì)的最大值叫電動(dòng)勢(shì)的最大值 i=Imsint Im=Em/(R+r)叫電流的最大值

12、叫電流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫電壓的最大值叫電壓的最大值 四、課堂總結(jié)四、課堂總結(jié)2 2、直流電流：、直流電流： 方向方向不隨時(shí)間做周期性改變的電流不隨時(shí)間做周期性改變的電流31 思考思考1 1：若線框從：若線框從垂直于垂直于中性面中性面開始計(jì)時(shí)，開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值如何表達(dá)？并畫出圖象。如何表達(dá)？并畫出圖象。e=nBscost=EmcostttT3T/4T/2T/4O3/2/22eEm五、課堂反思32 思考思考2 2： 如線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度增大一倍，瞬時(shí)表如線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度增大一倍，瞬時(shí)表達(dá)式如何？達(dá)式如何？e=2NBSsin2t如線圈匝數(shù)增大一倍呢？如

13、線圈匝數(shù)增大一倍呢？e=2NBSsint33 思考思考3 3：利用楞次定律如何判斷：利用楞次定律如何判斷 感應(yīng)電流的方向？感應(yīng)電流的方向？a(b)(c)d 34a(b)(c)d思考思考4 4：如何利用法拉第電磁感應(yīng)定：如何利用法拉第電磁感應(yīng)定 律計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值？律計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值？1=02=BSsin=BSsint BSt= 2-1=BStBSt35 思考思考5 5：最大電動(dòng)勢(shì)的大?。鹤畲箅妱?dòng)勢(shì)的大小 與轉(zhuǎn)軸的位置是否有關(guān)？與轉(zhuǎn)軸的位置是否有關(guān)？abcdOO/B結(jié)論：最大電動(dòng)勢(shì)的大小結(jié)論：最大電動(dòng)勢(shì)的大小與轉(zhuǎn)軸的位置無與轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān)關(guān)L1L236 思考思考6 6：最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

14、最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與線圈的形狀是否有關(guān)？與線圈的形狀是否有關(guān)？ 如圖所示，如圖所示， ABCABC 是直角三是直角三角形線框，其中角形線框，其中ACAC長為長為L L1 1，BCBC長為它長為它L L2 2，以，以 ACAC 為轉(zhuǎn)軸，在為轉(zhuǎn)軸，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B B 的恒定的勻的恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定的角速度強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定的角速度轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，請(qǐng)計(jì)算最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。動(dòng)，請(qǐng)計(jì)算最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。A AC CB BL1L237結(jié)論：最大電動(dòng)勢(shì)的大小結(jié)論：最大電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的形狀無與線圈的形狀無關(guān)關(guān)L1L2A AC CB B1212mEnBLLnBS38思考思考7 7：【演示演示1 1】中小燈中小燈泡為什么會(huì)閃亮泡為什么會(huì)閃亮