（2019） 新人教版高中物理高二选择性必修二第三章：3.1交变电流习题课ppt课件.pptx

1、 方向方向不随时间变化的电流称为直流电不随时间变化的电流称为直流电。例如电。例如电池池供给的供给的电流。电流。 大小大小和方向都随时间做周期性变化和方向都随时间做周期性变化,这样的电流这样的电流叫做交变电流叫做交变电流。例如家庭。例如家庭照明电路中的照明电路中的电流。电流。1、直流电流、直流电流(DC)一、交变电流的概念一、交变电流的概念2、交变交变电流电流(AC)复习0it恒定直流0it半波整流0it全波整流脉冲直流示波器中的示波器中的锯齿波扫描锯齿波扫描电压电压电子计算电子计算机中的矩机中的矩形脉冲形脉冲激光通信用激光通信用的尖脉冲的尖脉冲家庭电路家庭电路中的正弦中的正弦式电流式电流二、二

2、、交变电流交变电流的产生的产生线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的中心轴匀速转动，就产生了交流电。选取线圈选取线圈运动运动过程中如过程中如图所示的图所示的几个特殊时刻几个特殊时刻进行进行研究研究1、过程分析、过程分析将立体图转化为平面正视图此此时时线线圈圈具具有有的的特特点点线圈平面与磁场线圈平面与磁场垂直垂直，速度方向与磁场方向，速度方向与磁场方向平行平行磁通量为最大磁通量为最大磁通量的变化率为磁通量的变化率为0感应电流感应电流 为为0，线圈转动线圈转动一周一周，两次两次经过中性面，电流经过中性面，电流方向改变方向改变两两次次。感应电动势感应电动势为为0我们称为我们称为中性面将立体图转化为平面正视

3、图此此时时线线圈圈具具有有的的特特点点线圈平面与线圈平面与磁场磁场平行平行，速度方向与磁场速度方向与磁场方向方向垂直垂直磁通量磁通量为为 0磁通量的变化磁通量的变化率最大率最大感应电流感应电流 最大最大感应电动势感应电动势最大最大我们称为我们称为峰值面ABCDBvA(B)D(C)t = 0vv中性面中性面 如图，线圈如图，线圈从中性面开始转动，从中性面开始转动，角速度角速度。经过时间。经过时间 t，AB、CD宽宽 L1，AD、BC 长长 L2AB 边边中的感应电动势：中的感应电动势：线圈中的感应电动势：线圈中的感应电动势：三、交变电流三、交变电流的的一般一般变化变化规律规律 e1 = BL1v

4、sin = BL1 sin tL22e = 2BL1 sin t = BSsin t L22t22LV当当线圈线圈匝数匝数为为 N 时时（1）电动势按正弦规律）电动势按正弦规律变化：变化：e = Emsin t 转轴转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时垂直匀强磁场，经中性面时开始计时e = NBL1L2sin t = NBSsin t 令令 Em= NBSW则有则有 e = Emsin t 1、交变电流、交变电流的变化规律的变化规律 2、成立条件、成立条件（2）电流按正弦规律变化：）电流按正弦规律变化：i = Imsin t e = Emsin t 规律规律物理量物理量 函数表达式函数表达式图

5、象图象磁通量磁通量mcos tBScos t电动势电动势eEmsin tnBSsin t电压电压uUmsin t sin t电流电流iImsin t sin t从中性面开始计时的各种图像例例1. 矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀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，线框中的感应电动当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零势也为零C每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流每当线

6、框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次方向就改变一次D线框经过中性面时，各边不切割磁感线线框经过中性面时，各边不切割磁感线CD例例2. 一矩形线圈，绕垂直于匀一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动定轴转动，线圈中的感应电动势势 e 随时间的变化如图所示，随时间的变化如图所示，下列说法中正确的是下列说法中正确的是() A. t1 时刻通过的磁通量为零时刻通过的磁通量为零 B. t2 时刻通过的磁通量的绝对值最大时刻通过的磁通量的绝对值最大 C. t3 时刻通过的磁通量变化率的绝对值最大时刻通过的磁通量变化率的绝对值最大 D

7、. 每当每当 e 变换方向时通过的磁通量的绝对值最大变换方向时通过的磁通量的绝对值最大【解析解析】因因电动势按余弦规律变化，故初始时刻线圈电动势按余弦规律变化，故初始时刻线圈处于垂直中性面的位置，处于垂直中性面的位置，至至 t1 时刻时刻恰好到达中性面，恰好到达中性面，磁通量最大，磁通量最大，A 错错；t2时刻又垂直中性面，磁通量为时刻又垂直中性面，磁通量为零，但其变化率零，但其变化率最大，最大，B 错错；t3 时刻时刻又到达中性面，又到达中性面，磁通量最大，但其变化率为零，磁通量最大，但其变化率为零，C错；错；e 变换变换方向时方向时正是其大小为零时，也恰好是磁通量最大正是其大小为零时，也恰

8、好是磁通量最大时。时。【答案答案】D 例3.交流发电机在工作时的电动势为交流发电机在工作时的电动势为e=Ee=E0 0sinwt,sinwt,若将其电枢的转速提高若将其电枢的转速提高1 1倍，其他条倍，其他条件不变，则其电动势变为（件不变，则其电动势变为（ ） A EA E0 0sinsin B 2E B 2E0 0sinsin C E C E0 0sin2wtsin2wt D 2E D 2E0 0sin2wtsin2wt2t2tDD例例4.4.如图甲如图甲所示，一矩形线圈所示，一矩形线圈abcdabcd放置在匀强磁场中，放置在匀强磁场中，并绕过并绕过abab、cdcd中点的轴中点的轴OOOO

9、以角速度以角速度逆时针匀速转逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角动若以线圈平面与磁场夹角4545时时( (如图乙如图乙) )为为计时起点，并规定当电流自计时起点，并规定当电流自a a流向流向b b时，电流方向为时，电流方向为正则下列四幅图中正确的是正则下列四幅图中正确的是 ( ( ) ) 例例6 6、 一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为大值为311V311V，线圈在磁场中转动的角速度，线圈在磁场中转动的角速度100rad/s100rad/s。 （1 1）写出感应电动势的瞬时值表达式。）写出感应电动势的瞬时值表达式。 （2 2）若该

10、发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的 总总电阻为电阻为100100，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在t=1/120st=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？时电流强度的瞬时值为多少？（3 3）线圈从中性面转过）线圈从中性面转过180180度的过程中，电动势的最大值、平度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？均值分别是多少？（4 4）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？答案（1）e=311Sin100t （3）E m=311V E=N/t=2NBS/198V（2）I=3.11Sin（100*1/120）=3.11*1/2=1.55（A）（4）/t=311/N（Wb/s）