高中物理新課標(biāo)版人教版選修3-2精品課件：5.1《交變電流》PPT課件(共47頁)

1、一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律第第五五章章 交變電流交變電流1、直直流電流電流流(DC)方向不隨時間變化的電流方向不隨時間變化的電流2、交交變電變電流流(AC)一、交變電流的概念一、交變電流的概念做一做做一做交流發(fā)電機模型交流發(fā)電機模型二、交變電流的產(chǎn)生二、交變電流的產(chǎn)生1 1、線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻、線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動速轉(zhuǎn)動二、交變電流的產(chǎn)生二、交變電流的產(chǎn)生2 2、過程分析、過程分析(甲甲) 特點特點: : BS BS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 中性面中性面沒有邊切割磁感應(yīng)線沒有邊切割磁感應(yīng)線特點特點:

2、BS:BS，=0=0，E E最大，最大，I I最最 大，感應(yīng)電流方向大，感應(yīng)電流方向a a到到b b(乙乙)a a（b b）、）、d d（c c）邊垂直）邊垂直切割磁感應(yīng)線，切割磁感應(yīng)線，(丙丙)特點特點: :BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 中性面中性面特點特點: :BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最最 大，感應(yīng)電流方向大，感應(yīng)電流方向b b到到a a(丁丁)abcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB1 1、線圈轉(zhuǎn)動一周，電流方向改變多少次？、線圈轉(zhuǎn)動一周，電流方向改變多少次？2 2、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通量最

3、大？這時感應(yīng)、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通量最大？這時感應(yīng)電動勢是最大還是最??？電動勢是最大還是最?。? 3、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通量最??？這時感應(yīng)、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通量最??？這時感應(yīng)電動勢是最大還是最??？電動勢是最大還是最??？回答問題：回答問題： 1.中性面：線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面（1）線圈經(jīng)過中性面時，穿過線圈的磁通量最大:m=BS， 磁通量的變化率最小：t=0， 線圈中的電動勢最?。篹=0（2）線圈經(jīng)過中性面時，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)動一周，兩次經(jīng)過中性面，電流方向改變兩次2.線圈平行于磁感線時，=0,/t最大，感應(yīng)電動勢最大。以線圈經(jīng)過中性面開始計時，切割邊以線圈經(jīng)過中性面

4、開始計時，切割邊L1，另一邊，另一邊L2,推導(dǎo)任意時刻推導(dǎo)任意時刻t線線圈中的感應(yīng)電動勢（圈中的感應(yīng)電動勢（演示演示 ）tvNBLesin2122Lv又tLLNBesin2121LLNBEm令則有 tEemsine為電動勢在時刻為電動勢在時刻t的瞬時值，的瞬時值，Em為電動勢的最大值（峰值）為電動勢的最大值（峰值）NBS=NBS三、三、交變電流的變化規(guī)律交變電流的變化規(guī)律 tEemsin1、電動勢按正弦規(guī)律變化、電動勢按正弦規(guī)律變化2 2、電流按正弦規(guī)律變化、電流按正弦規(guī)律變化 tIimsin3 3、電壓按正弦規(guī)律變化、電壓按正弦規(guī)律變化 tUumsin 電流電流i通過通過R時：時： .RIU

5、iRumm，成立條件：成立條件： 轉(zhuǎn)軸垂直勻強磁場，經(jīng)中性面時開始計時轉(zhuǎn)軸垂直勻強磁場，經(jīng)中性面時開始計時m axn BSE三、三、交變電流的變化規(guī)律交變電流的變化規(guī)律 eoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt tabcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB四、交流電的圖像四、交流電的圖像 四、交流電的圖像四、交流電的圖像 et0Em-Emit0Im-Im(1)(1)正弦交流電正弦交流電(2)(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓示波器中的鋸齒波掃描電壓(3)(3)電子計算機中的矩形脈沖電子計算機中的矩形脈沖(4)

6、(4)激光通信中的尖脈沖激光通信中的尖脈沖五、交變電流的種類五、交變電流的種類 、交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻、交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速旋強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速旋轉(zhuǎn)時，線圈中就產(chǎn)生轉(zhuǎn)時，線圈中就產(chǎn)生 、交變電流：、交變電流：和和 都隨時間做都隨時間做 的電流叫的電流叫做交變電流電壓和電流隨時間按做交變電流電壓和電流隨時間按變化的交流電叫正弦交流電變化的交流電叫正弦交流電 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 、當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時，、當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時，線圈各邊都不切割磁感線，線圈中沒線圈各邊都不切割磁感線，線圈中沒有感應(yīng)電流，這樣的位置叫做有感應(yīng)電流，這樣的位

7、置叫做線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，因此線圈轉(zhuǎn)應(yīng)電流方向就改變一次，因此線圈轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向改變動一周，感應(yīng)電流方向改變、線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是、線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是，線圈中的感應(yīng)電動勢的峰值是線圈中的感應(yīng)電動勢的峰值是Em，那么在，那么在任一時刻任一時刻t感應(yīng)電動勢的瞬時感應(yīng)電動勢的瞬時值值e為為若電路總電阻為若電路總電阻為，則感應(yīng)電流的瞬，則感應(yīng)電流的瞬時值時值為為 0Em -Emt六、交流發(fā)電機六、交流發(fā)電機1、組成：、組成：用來產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈（叫電樞）用來產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈（叫電樞） 用來產(chǎn)生磁場的磁極用來

8、產(chǎn)生磁場的磁極 2、種類、種類 旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機 旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動的部分叫轉(zhuǎn)子，不動的部分叫定子動的部分叫轉(zhuǎn)子，不動的部分叫定子、交流發(fā)電機有兩種，即、交流發(fā)電機有兩種，即、 其中轉(zhuǎn)動的部分叫其中轉(zhuǎn)動的部分叫，不動的部分叫，不動的部分叫發(fā)電機發(fā)電機轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子是由、或或其它動力機帶動其它動力機帶動旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)電樞式旋轉(zhuǎn)電樞式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子水輪機水輪機蒸汽輪機蒸汽輪機6、一矩形線圈、一矩形線圈,繞垂直于勻強磁場并位于線繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動,線圈中的感應(yīng)電動勢線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時隨時間間t的變化如圖所示

9、的變化如圖所示,下面說法中正確的是下面說法中正確的是A.t1時刻通過線圈的磁通量為零時刻通過線圈的磁通量為零B.t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大C.t3時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大D.每當(dāng)每當(dāng)e變換方向時，通過線圈的磁通量絕變換方向時，通過線圈的磁通量絕對值最小對值最小et0t1t2t3t4Em-EmC1 1、知道交變電流知道交變電流定義定義（ACAC）：）：大小和方向都隨時間作周期性變化大小和方向都隨時間作周期性變化的電流。方向不隨時間變化的電流為的電流。方向不隨時間變化的電流為直流電直流電（DCDC）。）。辨析電流圖辨

10、析電流圖。3 3、推導(dǎo)和理解交變電流的推導(dǎo)和理解交變電流的變化規(guī)律變化規(guī)律：（重難點）（重難點）（1）方向變化規(guī)律方向變化規(guī)律-線圈平面每經(jīng)過線圈平面每經(jīng)過中性面中性面一次，感應(yīng)電流的一次，感應(yīng)電流的方向就改變方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)動一次；線圈轉(zhuǎn)動一周一周，感應(yīng)電流的方向改變，感應(yīng)電流的方向改變兩次兩次。 最大最大，/t =0最小，感應(yīng)電動勢最小最小，感應(yīng)電動勢最小E=0（2）大?。┐笮∽兓?guī)律變化規(guī)律-按按正弦規(guī)律正弦規(guī)律變化：（能畫出瞬時線速度分變化：（能畫出瞬時線速度分解圖）解圖） e=Emsint Em=NBS叫電動勢的最大值（峰值）叫電動勢的最大值（峰值） i=Imsint Im=E

11、m/R+r 叫電流的最大值（峰值）叫電流的最大值（峰值） u=Umsint Um=ImR 叫電壓的最大值（峰值）叫電壓的最大值（峰值） 5.1交變電流交變電流 小結(jié)小結(jié)2 2、理解交變電流產(chǎn)生的理解交變電流產(chǎn)生的過程過程：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦式交變電流。能畫出四幅過程圖。的軸勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦式交變電流。能畫出四幅過程圖。 垂直磁場方向的平面叫做垂直磁場方向的平面叫做中性面。中性面。 （重點）（重點）.RIUiRumm，電流通過電流通過R時：時：1在如圖所示的幾種電流隨時間變化的圖線中，屬于交變電流的是 ，屬于正弦交變電流的是 。tiABC

12、DA B DA三、課堂練習(xí)2 一矩形線圈繞垂直于勻強磁場并位于線圈平一矩形線圈繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)電動勢隨時面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)電動勢隨時間的變化規(guī)律如圖所示，下面說法中正確的是間的變化規(guī)律如圖所示，下面說法中正確的是( )：A.T1時刻通過線圈的磁通量為零；B. T2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大；C. T3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大；D.每當(dāng)e變換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大。 答案： D1. 1. 矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動。設(shè)線圈矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動。設(shè)線圈abab邊長為邊長為20cm20cm，adad

13、邊長為邊長為10cm10cm，磁感應(yīng)強度，磁感應(yīng)強度 B=0.01TB=0.01T，線圈的轉(zhuǎn)速，線圈的轉(zhuǎn)速n=50r/sn=50r/s，求：電動勢，求：電動勢的最大值及對應(yīng)的線圈位置。的最大值及對應(yīng)的線圈位置。0.0628V 0.0628V 線圈平面與磁場方向平行。線圈平面與磁場方向平行。 2. 2. 如圖所示：匝數(shù)為如圖所示：匝數(shù)為NN、面積、面積為為S S的矩形線圈在勻強磁場的矩形線圈在勻強磁場B B中中勻速轉(zhuǎn)動，角速度為勻速轉(zhuǎn)動，角速度為，求線，求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180180度時間度時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢。內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢。. .E平均=S2N B /練習(xí) 4、 一臺

14、發(fā)電機產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動勢的最大值為311V，線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的角速度100rad/s。 （1）寫出感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式。 （2）若該發(fā)電機只與含電阻的負載組成閉合電路，電路的 總電阻為100，試寫出通過負載的電流強度的瞬時表達式，在t=1/120s時電流強度的瞬時值為多少？（3）線圈從中性面轉(zhuǎn)過180度的過程中，電動勢的最大值、平均值分別是多少？（4）轉(zhuǎn)動過程中磁通量的變化率最大值是多少？答案答案（1）e=311Sin100t （2）I=3.11Sin（100*1/120）=3.11*1/2=1.55（A）（3）E m=311V E=N/t=2NBS/198V（4）/t=311/N（Wb/s）(甲) (乙)(丙)(丁)E I ，電流方向： .E , I ,