（2021新人教版）高中物理选择性必修第二册3.1交变电流ppt课件.pptx

1、 用示波器或电压传感器先 观察电池供给的电压的波形， 再观察学生电源交流挡供给的 电压的波形。这两种波形各有 什么特点? 如图3.1-1所示，在显示屏上 显示的电压(或电流)随时间 变化的图像，在电工技术和 电子技术中常常叫作波形图。 一、交变电流 1.交变电流(AC):大小和方向随时间做周期性 变化的电流,简称交流。 2.直流(DC):方向不随时间变化的电流。 日常生活中使用得更多的是交流,如下图: 观察交变电流的方向 把两个发光颜色不同的发光二极管并 联，注意使两者正、负极的方向不同， 然后连接到教学用发电机的两端(图 3.1-2)。转动手柄，两个磁极之间的线 圈随着转动。观察发光二极管的

2、发光 情况。 实验现象说明了什么? 二、交变电流的产生 1.线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,线圈中 就会产生 正弦式交变电流。 2.过程分析 假定线圈沿逆时针方向匀速转动，如图3.1-3所示。我们考虑下面几个问题。 1.在线圈由甲图转到乙图所示位置的过程中，AB边中电流向哪个方向流动? 2.在线圈由丙图转到丁图所示位置的过程中，AB边中电流向哪个方向流动? 3.转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中的电流最大? 3.中性面:线圈平面与磁场垂直的位置。 导体切割磁感线分析的过程 如图所示，线圈平面绕bc边的中点从中 性面开始转动，角速度为.经过时间t， 线圈转过的角度是t，

3、ab边的线速度v的 方向跟磁感线方向间的夹角也等于t.设 ab边长为L1，bc边长为 L2，线圈面积SL1L2，磁感应强度为B， 则： (1)ab边产生的感应电动势为多大？ (2)整个线圈中的感应电动势为多大？ 答案整个线圈中的感应电动势由ab和cd两边产生的感应电动势组成， 且eabecd，所以e总eabecdBSsint. (3)若线圈有N匝，则整个线圈的感应电动势为多大？ 答案若线圈有N匝，则相当于N个完全相同的电源串联， 所以eNBSsint. 可以根据右手定则来判断线圈运动时，AB边 或CD边上感应电流的方向。因为AB边或CD 边运动时，垂直于磁感线方向的速度不断变 化，所以感应电动

4、势也在变化，感应电流同 时发生变化。假设电流从E经过负载流向F的 方向记为正，反之为负，在横坐标轴上标出 线圈到达图3.1-3中甲、乙、丙、丁几个位置 时对应的时刻(图3.1-4)，大致画出感应电流 随时间变化的曲线。 三、交变电流的变化规律 1.正弦式交变电流:按正弦规律变化的交变电流,简称正弦式电流。 2.正弦式交变电流的瞬时值表达式(从中性面开始计时) 物理量函数关系图像 磁通量=mcost=BScost 电动势e=Emsint=NBSsin t 物理量函数关系图像 电压 u=Umsint= sint 电流 i=Imsint= sint RE Rr m E Rr m 3.峰值 (1)由e

5、=NBSsint知,电动势的峰值Em=NBS。 (2)电动势的峰值由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度及 线圈面积S决定,与线圈的形状无关,与转轴的位置无关,因此如图 所示的几种情况,若N、B、S、相同,则电动势的峰值相同。 (3)电流的峰值可表示为Im=。 NBS Rr 常见的几种交变电流的波形图 四、交流发电机 例题1 如图为电动机模型图，左侧为N极，右侧为S极。电动机线框通过 换向器连入电路中，线框abcd的面积为S，匝数为n，匀强磁场磁 感应强度为B，线框平面与磁场平行。若此时闭合开关，则下列 说法正确的是（） A从正前方看去，该线框将会逆时针转动 B若同时调转电极和磁极方向，则线圈

6、的转动方向改变 C转动过程中线圈中电流方向变化，流过R的电流方向 不变 D线框转过 时，穿过线框平面的磁通量最大，且为nBS 例题2 （多选）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感应垂直的转动 轴速转动，如图甲所示，磁通量随时间变化的规律如图乙所示， 则下列说法正确的是（） At=0.01s时线框的磁通量变化率最大Bt=0.005s时 线框产生的电动势为零Ct=0.02s时线框中的电流改变 方向D线框产生的交变电动势频率为100Hz AB 随堂演练1 （多选）矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动 时产生了交变电流，下列说法正确的是（） A当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大 B当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零 C每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变 一次 D线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零 CD 2.(多选)下列各图中(A、B、C选项中的虚线为转轴；D选项中O点为固 定点，线圈在纸面内绕O点转动，且匀强磁场区域足够大)，线圈中能产 生交流电的是 3（多选）如图所示，观察电流表的指针，可以判定（） A指针随着线圈转动而摆动，并且线圈每转一周，指针左 右摆动一次B当线圈平面转到跟磁感线垂直位置时，电流 表的指针偏转最大C当线圈平面转到跟磁感线平行的位置 时，电流表的指针偏转最大D感应电动势和感应电流是周 期性变化的