3.1交變電流課件-人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)

第三章

交變電流第1節(jié)

交變電流新教材人教版物理（高中選擇性必修第二冊(cè)）課堂引入用示波器或電壓傳感器先觀察電池供給的電壓的波形，再觀察學(xué)生電源交流擋供給的電壓的波形。生活中能提供電的設(shè)備1.通過(guò)實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí)交變電流,了解交變電流的產(chǎn)生過(guò)程,理解交變電流和直流的概念。2.能用公式和圖像描述正弦交變電流。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。學(xué)習(xí)目標(biāo)問(wèn)題：這些供電設(shè)備所產(chǎn)生的電壓波形具有什么樣的特點(diǎn)？一、交變電流交流電：電壓（電流）方向隨時(shí)間做周期性變化的電流叫做交流電，簡(jiǎn)稱交流（AC）直流電：電壓（電流）方向不隨時(shí)間變化的電流叫做直流電，簡(jiǎn)稱直流（DC）大小不變變化（恒定電流）注意：①交變電流經(jīng)過(guò)處理，能轉(zhuǎn)換成直流，例如手機(jī)充電頭充電；

直流經(jīng)過(guò)逆變器處理也能轉(zhuǎn)換成交流。

②生活中絕大部分用電都是交變電流，交流比直流經(jīng)濟(jì)可靠，使用方便。

③交流電壓的大小可以通過(guò)變壓器隨意轉(zhuǎn)換。鋸齒波掃描電壓矩形脈沖尖脈沖二、交變電流的產(chǎn)生觀察交變電流的方向把兩個(gè)發(fā)光顏色不同的發(fā)光二極管并聯(lián)，注意使兩者正、負(fù)極的方向不同，然后連接到教學(xué)用發(fā)電機(jī)的兩端。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，兩個(gè)磁極之間的線圈隨著轉(zhuǎn)動(dòng)。觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況?，F(xiàn)象：兩個(gè)二極管會(huì)交替發(fā)光說(shuō)明：發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電電流方向在不斷變化。KLEF

ABCD—線圈K、L—圓環(huán)E、F—電刷交流發(fā)電機(jī)示意圖裝置中兩磁極之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)可近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，為了便于觀察，圖中只畫(huà)出了其中的一匝線圈。線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上；導(dǎo)體做的兩個(gè)電刷E、F分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接。二、交變電流的產(chǎn)生交變電流的產(chǎn)生過(guò)程分析×?電流：B→A→D→C→B×?I電流：C→D→A→B→CI中性面v∥B，沒(méi)有邊切割磁感線B⊥S，Φ最大，E=0、I=0A（B）、D（C）邊垂直切割磁感應(yīng)線B∥S，Φ=0，E最大，I最大中性面電流方向具有周期性變化的特點(diǎn)請(qǐng)判斷出下列四個(gè)位置時(shí)電流方向？并總結(jié)這樣的發(fā)電機(jī)在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生電流方向有什么特點(diǎn)？總結(jié)線圈在特殊面具有的特點(diǎn)1.線圈平面與磁場(chǎng)垂直(B⊥S)；

速度方向與磁場(chǎng)方向平行(B//v)2.磁通量:4.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):5.感應(yīng)電流:3.磁通量的變化率:vvΦ=BS最大E=0?Φ/?t=0I=0中性面線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次經(jīng)過(guò)中性面，電流方向改變兩次。二、交變電流的產(chǎn)生與中性面垂直的面（峰值面）1.線圈平面與磁場(chǎng)平行(B//S);

速度方向與磁場(chǎng)方向垂直(B⊥v)2.磁通量:

3.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):5.感應(yīng)電流:4.磁通量的變化率:Φ=0E=BLv最大?Φ/?t最大I最大三、交變電流的變化規(guī)律思考計(jì)算1：矩形線圈AB、CD寬L1，AD、BC長(zhǎng)L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，設(shè)線圈平面從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)（從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)），角速度是ω。經(jīng)過(guò)時(shí)間t，求此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。BvA(B)D(C)t=0θv11v⊥中性面θ線圈與中性面的夾角是多少？AB邊的速度多大？AB邊切割磁感線的有效速度多大？AB邊中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？⑥若為N匝線圈，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？e

:為電動(dòng)勢(shì)在時(shí)刻t的瞬時(shí)值Em:為電動(dòng)勢(shì)可能達(dá)到的最大值—峰值令Em=NBSω

則e=Em

sinωt

★★★若從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，則：t

時(shí)刻瞬時(shí)值峰值（最大值）從瞬時(shí)值可以看出：★矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的交變電流按照正弦函數(shù)的規(guī)律變化，這種交變電流叫正弦式交變電流，簡(jiǎn)稱正弦式電流。三、交變電流的變化規(guī)律思考：磁通量隨時(shí)間的變化圖像？Φ=Φmcosωt=BScosωt三、交變電流的變化規(guī)律思考計(jì)算2：若線圈從中性面的垂面（峰值面）開(kāi)始計(jì)時(shí)，在t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少？BvA(B)D(C)中性面ωtt=0

v‖v⊥ωt說(shuō)明：物理學(xué)中，正弦交變電流與余弦交變電流(本質(zhì)規(guī)律都相同)統(tǒng)稱為正弦式交流電負(fù)載兩端電壓變化規(guī)律：流過(guò)負(fù)載的電流變化規(guī)律：思考與討論：你認(rèn)為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值與線圈的形狀和轉(zhuǎn)軸的位置有沒(méi)有關(guān)系？如圖所示，如果三個(gè)不同形狀面積相同的線圈產(chǎn)生的交變電流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值是否相同？四、交變發(fā)電機(jī)線圈（叫電樞）→產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)磁極→產(chǎn)生磁場(chǎng)2.發(fā)電機(jī)的構(gòu)造3.基本種類旋轉(zhuǎn)電樞式→電樞動(dòng)，磁極不動(dòng)旋轉(zhuǎn)磁極式→磁極動(dòng)，電樞不動(dòng)說(shuō)明:不論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)的部分都叫轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分都叫定子.缺點(diǎn)：電壓高會(huì)火花放電、電樞無(wú)法做大優(yōu)點(diǎn)：高電壓、高功率輸出1.工作原理：交流發(fā)電機(jī)的工作原理基于法拉第電磁感應(yīng)定律.電刷實(shí)物圖