人教版高二物理选修：交变电流课件.ppt

1、1.交变电流交变电流原磁场磁通原磁场磁通量发生变化量发生变化感应电流感应电流感应电流的磁场感应电流的磁场增反减同增反减同IASNvIvII知识回顾知识回顾(1)(1)内容：电路中感应电动势的大小内容：电路中感应电动势的大小E，跟穿，跟穿过这一电路的磁通量的变化率过这一电路的磁通量的变化率 成正比。成正比。(2)(2)公式：公式：ttnE.感生电动势：)(sinvBBLvE.动生电动势：引入引入：在选修：在选修3-1的第的第2章我们学习了电流的相章我们学习了电流的相关知识，在这一章中我们了解的主要是由电池关知识，在这一章中我们了解的主要是由电池作为电源提供的电流，其大小和方向均不随时作为电源提供

2、的电流，其大小和方向均不随时间发生变化，我们称之为间发生变化，我们称之为恒定电流。恒定电流。在家庭电路中，由在家庭电路中，由国家电网国家电网提供的电流实提供的电流实际上是大小和方向都随时间变化的电流，我们际上是大小和方向都随时间变化的电流，我们称之为称之为交流电。交流电。家庭电路家庭电路的正弦式的正弦式交流电交流电示波器中示波器中的锯齿波的锯齿波扫描电压扫描电压电子计算电子计算机的矩形机的矩形脉冲脉冲激光通激光通信的尖信的尖脉冲脉冲一、交变电流的概念一、交变电流的概念阅读教材，判断以下电流是直流还是交流？阅读教材，判断以下电流是直流还是交流？直直流电流电(DC)交交流电流电(AC)一、交变电流

3、的概念一、交变电流的概念方向变化方向变化方向不变方向不变大小变化大小变化大小不变大小不变（脉动直流）（脉动直流）（恒定电流）（恒定电流）思考思考（1）：画出正视图）：画出正视图思考思考（2）：从切割磁感线角度）：从切割磁感线角度分析当前状态下的瞬时感应电分析当前状态下的瞬时感应电动势的大小及方向。动势的大小及方向。思考思考（3）：填写下表）：填写下表磁通量磁通量电动势电动势E磁通量的变磁通量的变化率化率/tvvBA(B)C(D)最大最大00二、交变电流的产生二、交变电流的产生人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交

4、变电流(共20张PPT)思考思考（1）：画出正视图）：画出正视图思考思考（2）：从切割磁感线角度）：从切割磁感线角度分析当前状态下的瞬时感应电分析当前状态下的瞬时感应电动势的大小及方向。动势的大小及方向。思考思考（3）：填写下表）：填写下表磁通量磁通量电动势电动势E磁通量的变磁通量的变化率化率/tvvBA(B)C(D)最大最大0最大最大人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)思考思考（1）：画出正视图）：画出正视图思考思考（2）：从切割磁感线角度）：从切割磁感线角度分析当前状态下的瞬时感应电

5、分析当前状态下的瞬时感应电动势的大小及方向。动势的大小及方向。思考思考（3）：填写下表）：填写下表磁通量磁通量电动势电动势E磁通量的变磁通量的变化率化率/tvvB最大最大00C（D）A（B）人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)思考思考（1）：画出正视图）：画出正视图思考思考（2）：从切割磁感线角度）：从切割磁感线角度分析当前状态下的瞬时感应电分析当前状态下的瞬时感应电动势的大小及方向。动势的大小及方向。思考思考（3）：填写下表）：填写下表磁通量磁通量电动势电动势E磁通量的变磁通量的变化率

6、化率/tvvBC(D)A(B)最大最大0最大最大人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)磁通量磁通量电动势电动势E磁通量变磁通量变化率化率最大最大0最大最大0最大最大最大最大最大最大最大最大0000思考思考：当线圈和磁场方向垂直时，有何特点？：当线圈和磁场方向垂直时，有何特点？1.中性面中性面：当线圈和磁场方向垂直时，：当线圈和磁场方向垂直时，没有电动势和没有电动势和电流，此位置称为中性面位置！电流，此位置称为中性面位置！(BS)思考思考：当线圈和磁场方向平行时，有何特点？：当线圈和磁场方向

7、平行时，有何特点？2.垂直垂直中性面中性面：当线圈和磁场方向平行时，：当线圈和磁场方向平行时，电动势最大。电动势最大。思考思考：请进一步体会磁通量与磁通量变化率的不同。：请进一步体会磁通量与磁通量变化率的不同。3.磁通量最大时，磁通量变化率却最小；磁通量为磁通量最大时，磁通量变化率却最小；磁通量为0时，时，磁通量变化率最大，可见二者磁通量变化率最大，可见二者无无直接联系直接联系！人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)eoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/233/2

8、/222tt t-Em思考思考：大致画出在线圈匀速转动一周的过程中，：大致画出在线圈匀速转动一周的过程中，电动势随时间的变化规律电动势随时间的变化规律.人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)思考思考：上面我们通过对特殊位置定性分析画出了波形图，：上面我们通过对特殊位置定性分析画出了波形图，好似一个正弦曲线，你能否通过对一般位置的讨论，得出好似一个正弦曲线，你能否通过对一般位置的讨论，得出电动势随时间变化的关系呢？电动势随时间变化的关系呢？tvvA(B)A(B)(C)D(C)DO(O)B)(

9、sinsinSsin2sin2NBSEtEtNBSeLLtLNBLeLvtvBLeNeemmADABADABADABABAB其中，则设线圈面积推导：人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)三、正弦式交流电三、正弦式交流电1.产生条件：产生条件：（1）线圈在匀强磁场中）线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动绕垂直磁场方向的轴匀速转动（2）线圈从中性面位置开始转动（）线圈从中性面位置开始转动（计时起点在中性面计时起点在中性面）2.规律：规律：)(sinsin)1(NBSEtEtNBSemm电

10、动势：)(sinsin)2(rRNBSItItrRErReimmm电流：)(sinsin)3(NBSrRRUtUtRIiRummm某一电阻上电压：可见：可见：在电路中电动势、电流和电压均随时间按正弦规律变化。在电路中电动势、电流和电压均随时间按正弦规律变化。人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)et0Em-EmTT/23T/4T/4it0Im-ImTT/23T/4T/4ut0Um-UmTT/23T/4T/4正正弦弦式式交交流流电电图图像像思考思考：已知家庭电路中，电流变化的周期为：已知家庭

11、电路中，电流变化的周期为T=0.02s,请你思考电流在请你思考电流在一个周期一个周期内变化几次，内变化几次，在在1s内变化几次？内变化几次？it0Im-ImTT/2 3T/4T/45T/43T/27T/42T规律分析规律分析：在中性面位置，电流为：在中性面位置，电流为0，经过此位置，经过此位置前后电流方向相反，可见：前后电流方向相反，可见：（1）每经过中性面一次，电流都要改变方向一次每经过中性面一次，电流都要改变方向一次（2）在一个周期内经过中性面两次，故电流一周）在一个周期内经过中性面两次，故电流一周期变化两次。期变化两次。（3）1s内有内有50个周期，则电流变化个周期，则电流变化100次。

12、次。3.关于交流电的几个概念：关于交流电的几个概念：（1）峰值：）峰值：即交流电的电动势、电流和电压的最大值即交流电的电动势、电流和电压的最大值NBSEm电动势：)1(rRNBSIm电流：)2(NBSrRRUm某一电阻上电压：)3(此表达式与线此表达式与线圈形状和转轴圈形状和转轴位置无关！位置无关！（2）瞬时值：）瞬时值：即交流电的电动势、电流和电压在各个即交流电的电动势、电流和电压在各个不同时刻的值，它是不同时刻的值，它是不断变化不断变化的。的。tEemsin)1(电动势：tIimsin)2(电流：tUumsin)3(某一电阻上电压：人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共

13、20张PPT)人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)（3）周期与频率：）周期与频率：正弦式交流电是随时间周期性变化正弦式交流电是随时间周期性变化的，其周期也就是的，其周期也就是线圈匀速转动一周的时间。线圈匀速转动一周的时间。频率频率是周期的倒数，反映电流变化的快慢是周期的倒数，反映电流变化的快慢:f=1/T我国电网提供的交流电周期我国电网提供的交流电周期:T=0.02s，频率：，频率：f=50HznfT222人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)思考思考：

14、如果线圈从：如果线圈从垂直中性面位置垂直中性面位置开始计时，开始计时，则其变化规律是怎样的？则其变化规律是怎样的？tEemcoset0Em-EmTT/23T/4T/4人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)练习练习1.某线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动，某线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动，产生如图所示的交流电，由图可知（产生如图所示的交流电，由图可知（）A.在在A和和C时刻线圈处于中性面位置时刻线圈处于中性面位置B.在在B和和D时刻穿过线圈的磁通量为零时刻穿过线圈的磁通量为零C.从从A到到D线圈转过的角度为线圈转过的角度为2D.若从若从O到到D历时历时0.02s，则在，则在1s内电流方向改变内电流方向改变100次次it0DBCAD人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)