（全国百强校）湖南省高中物理(人教版)课件：选修3-2第五章-第一节《交变电流》.ppt

1、交变电流交变电流直流电直流电(DC)-方向不变方向不变电流方向不随时间而改变电流方向不随时间而改变交变电流交变电流(AC)-方向一定改变方向一定改变电流电压都随时间做周期性变化的电流电流电压都随时间做周期性变化的电流一、概念一、概念矩形线圈在匀强磁场中绕矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动垂直于磁场的轴匀速转动二、交变电流的产生二、交变电流的产生重点重点A（B）A（B）D（C）A（B）D（C）D（C）D（C）A（B）甲甲乙乙丙丙丁丁设正方形线圈的边长为设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场，在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，AB和和

2、CD边垂直于纸面，转轴为边垂直于纸面，转轴为O。1.线圈转动一周，多少次经过线圈转动一周，多少次经过中性面中性面？电流方？电流方 向改变多少次？向改变多少次？2.线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应 电动势是最大还是最小？电动势是最大还是最小？3.线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应 电动势是最大还是最小？电动势是最大还是最小？思考与讨论思考与讨论设正方形线圈的边长为设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场，在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，AB和和CD边垂直于纸

3、面，转轴为边垂直于纸面，转轴为O。4试推导感应电动势大小的变化规律公式。试推导感应电动势大小的变化规律公式。设正方形线圈的边长为设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场，在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，AB和和CD边垂直于纸面，转轴为边垂直于纸面，转轴为O。tNBLve sin2=2=Lv tLNBe sin=2所以所以SNBLNBEm =2令令则有则有 以线圈经过中性面开始计时，在时刻以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线线圈中的感应电动势圈中的感应电动势(ab和和cd边切割磁感线边切割磁感线)三、交变电流的变化规律三、交变电流的变化规律重

4、点重点 tNBLve sin2=2=Lv tLNBe sin=2所以所以SNBLNBEm =2令令则有则有 tEem sin=以线圈经过中性面开始计时，在时刻以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线线圈中的感应电动势圈中的感应电动势(ab和和cd边切割磁感线边切割磁感线)三、交变电流的变化规律三、交变电流的变化规律 tNBLve sin2=2=Lv tLNBe sin=2所以所以SNBLNBEm =2令令则有则有 tEem sin=e为电动势在时刻为电动势在时刻t的瞬时值，的瞬时值，Em为电动势为电动势的最大值（峰值）。的最大值（峰值）。以线圈经过中性面开始计时，在时刻以线圈经过中性面开始计时，在

5、时刻t线线圈中的感应电动势圈中的感应电动势(ab和和cd边切割磁感线边切割磁感线)三、交变电流的变化规律三、交变电流的变化规律 et0Em-EmIt0Im-Im四、交流电的图像四、交流电的图像(1)正弦交流电正弦交流电(2)示波器中的锯齿波扫描电压示波器中的锯齿波扫描电压(3)电子计算机中的矩形脉冲电子计算机中的矩形脉冲(4)激光通信中的尖脉冲激光通信中的尖脉冲五、交变电流的种类五、交变电流的种类1.交变电流：交变电流：_和和_都都随时间做随时间做_的电流叫做交变的电流叫做交变电流。电压和电流随时间按电流。电压和电流随时间按_变化的交流电叫正弦交流电。变化的交流电叫正弦交流电。2.交流电的产生

6、：矩形线圈在匀强磁交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生时，线圈中就会产生_。课堂练习课堂练习1.交变电流：交变电流：_和和_都都随时间做随时间做_的电流叫做交变的电流叫做交变电流。电压和电流随时间按电流。电压和电流随时间按_变化的交流电叫正弦交流电。变化的交流电叫正弦交流电。2.交流电的产生：矩形线圈在匀强磁交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生时，线圈中就会产生_。课堂练习课堂练习大小大小1.交变电流：交变电流：_和和_都都随时

7、间做随时间做_的电流叫做交变的电流叫做交变电流。电压和电流随时间按电流。电压和电流随时间按_变化的交流电叫正弦交流电。变化的交流电叫正弦交流电。2.交流电的产生：矩形线圈在匀强磁交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生时，线圈中就会产生_。大小大小方向方向课堂练习课堂练习1.交变电流：交变电流：_和和_都都随时间做随时间做_的电流叫做交变的电流叫做交变电流。电压和电流随时间按电流。电压和电流随时间按_变化的交流电叫正弦交流电。变化的交流电叫正弦交流电。2.交流电的产生：矩形线圈在匀强磁交流电的产生：矩形线圈在匀强磁

8、场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生时，线圈中就会产生_。大小大小方向方向周期性变化周期性变化课堂练习课堂练习1.交变电流：交变电流：_和和_都都随时间做随时间做_的电流叫做交变的电流叫做交变电流。电压和电流随时间按电流。电压和电流随时间按_变化的交流电叫正弦交流电。变化的交流电叫正弦交流电。2.交流电的产生：矩形线圈在匀强磁交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生时，线圈中就会产生_。课堂练习课堂练习大小大小方向方向周期性变化周期性变化正弦规律正弦规律1.交变

9、电流：交变电流：_和和_都都随时间做随时间做_的电流叫做交变的电流叫做交变电流。电压和电流随时间按电流。电压和电流随时间按_变化的交流电叫正弦交流电。变化的交流电叫正弦交流电。2.交流电的产生：矩形线圈在匀强磁交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生时，线圈中就会产生_。大小大小方向方向周期性变化周期性变化正弦规律正弦规律感应电流感应电流课堂练习课堂练习3.当线圈平面垂直于磁感线时，线圈当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做流，这样的

10、位置叫做_。线圈平线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变向改变_。课堂练习课堂练习3.当线圈平面垂直于磁感线时，线圈当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做流，这样的位置叫做_。线圈平线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变向改变_。中性面中性面课堂练习课堂练习3.当线圈平面垂直于磁感

11、线时，线圈当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做流，这样的位置叫做_。线圈平线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变向改变_。中性面中性面两次两次课堂练习课堂练习4.线圈从中性面开始转动，角速度是线圈从中性面开始转动，角速度是，线圈中的感应电动势的峰值是线圈中的感应电动势的峰值是Em，那么在任，那么在任一时刻一时刻t感应电动势的瞬时值感应电动势的瞬时值e为为_。若线圈电阻为若线圈电阻为R，则感应电流

12、的瞬时值，则感应电流的瞬时值I为为_。teEm0-Em课堂练习课堂练习4.线圈从中性面开始转动，角速度是线圈从中性面开始转动，角速度是，线圈中的感应电动势的峰值是线圈中的感应电动势的峰值是Em，那么在任，那么在任一时刻一时刻t感应电动势的瞬时值感应电动势的瞬时值e为为_。若线圈电阻为若线圈电阻为R，则感应电流的瞬时值，则感应电流的瞬时值I为为_。teEm0-Eme=Emsin t课堂练习课堂练习4.线圈从中性面开始转动，角速度是线圈从中性面开始转动，角速度是，线圈中的感应电动势的峰值是线圈中的感应电动势的峰值是Em，那么在任，那么在任一时刻一时刻t感应电动势的瞬时值感应电动势的瞬时值e为为_。

13、若线圈电阻为若线圈电阻为R，则感应电流的瞬时值，则感应电流的瞬时值I为为_。teEm0-Eme=Emsin tI=(Em/R)sin t课堂练习课堂练习6.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中的感应电动势线圈平面的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间随时间t的变化如图，下面正确的是（的变化如图，下面正确的是（）A.t1时刻通过线圈的磁通量为零时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大D.每当每当e变换方向时，

14、通过线圈的磁通量变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值最小绝对值最小tEm0-Emt1t2et3t4课堂练习课堂练习6.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中的感应电动势线圈平面的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间随时间t的变化如图，下面正确的是（的变化如图，下面正确的是（）A.t1时刻通过线圈的磁通量为零时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大D.每当每当e变换方向时，通过线圈的磁通量变换方向时，通过线圈的磁

15、通量绝对值最小绝对值最小课堂练习课堂练习CtEm0-Emt1t2et3t48如图矩如图矩 形线圈有形线圈有n匝，转动时穿过匝，转动时穿过线圈的磁通量线圈的磁通量 的最大值为的最大值为 m。若线圈。若线圈转动的角速度为转动的角速度为 ，则线圈中产生的感，则线圈中产生的感应电动势的峰值应电动势的峰值Em_。交流发电机交流发电机5.交流发电机有两种，即交流发电机有两种，即_、_。其。其中转动的部分叫中转动的部分叫_，不动的部分叫，不动的部分叫_。发电机转子是由。发电机转子是由_、_或其它动力机带动。或其它动力机带动。课堂练习课堂练习5.交流发电机有两种，即交流发电机有两种，即_、_。其。其中转动的部

16、分叫中转动的部分叫_，不动的部分叫，不动的部分叫_。发电机转子是由。发电机转子是由_、_或其它动力机带动。或其它动力机带动。课堂练习课堂练习旋转磁极式旋转磁极式5.交流发电机有两种，即交流发电机有两种，即_、_。其。其中转动的部分叫中转动的部分叫_，不动的部分叫，不动的部分叫_。发电机转子是由。发电机转子是由_、_或其它动力机带动。或其它动力机带动。课堂练习课堂练习旋转磁极式旋转磁极式旋转电枢式旋转电枢式5.交流发电机有两种，即交流发电机有两种，即_、_。其。其中转动的部分叫中转动的部分叫_，不动的部分叫，不动的部分叫_。发电机转子是由。发电机转子是由_、_或其它动力机带动。或其它动力机带动。

17、课堂练习课堂练习旋转磁极式旋转磁极式旋转电枢式旋转电枢式转子转子5.交流发电机有两种，即交流发电机有两种，即_、_。其。其中转动的部分叫中转动的部分叫_，不动的部分叫，不动的部分叫_。发电机转子是由。发电机转子是由_、_或其它动力机带动。或其它动力机带动。课堂练习课堂练习旋转磁极式旋转磁极式旋转电枢式旋转电枢式转子转子定子定子5.交流发电机有两种，即交流发电机有两种，即_、_。其。其中转动的部分叫中转动的部分叫_，不动的部分叫，不动的部分叫_。发电机转子是由。发电机转子是由_、_或其它动力机带动。或其它动力机带动。课堂练习课堂练习旋转磁极式旋转磁极式旋转电枢式旋转电枢式转子转子水轮机水轮机定子

18、定子5.交流发电机有两种，即交流发电机有两种，即_、_。其。其中转动的部分叫中转动的部分叫_，不动的部分叫，不动的部分叫_。发电机转子是由。发电机转子是由_、_或其它动力机带动。或其它动力机带动。旋转磁极式旋转磁极式旋转电枢式旋转电枢式转子转子蒸汽轮机蒸汽轮机水轮机水轮机定子定子课堂练习课堂练习9一个面积为一个面积为S的单匝矩形线圈，在匀强磁场的单匝矩形线圈，在匀强磁场中以一边为轴匀速中以一边为轴匀速 转动，磁场方向与转轴垂转动，磁场方向与转轴垂直。线圈中感应电动势直。线圈中感应电动势e随时间随时间t的关系如图所的关系如图所示，感应电动势的最大值和周期可有图中读出示，感应电动势的最大值和周期可

19、有图中读出，则磁感应强度，则磁感应强度B_；在在 时时刻，刻，线圈平面与磁感线方向的夹角等线圈平面与磁感线方向的夹角等_。12T10闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为为240r/min，若线圈平面转至于磁场平行时，若线圈平面转至于磁场平行时的电动势为的电动势为2V，则从中性面开始计时，所产，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的的表达式为生的交流电动势的的表达式为e_V；电动势的峰值为；电动势的峰值为_V；从；从中性面起经中性面起经 ，交流电动势的大小为，交流电动势的大小为_V。s48111如图所示，矩形线圈如图所示，矩形线圈abcd绕轴绕轴OO在匀强磁在匀强磁场中匀速转动，转速场中匀速转动，转速n36 0r/min。若已知。若已知ab20cm，bc10cm，线圈匝数，线圈匝数N20，磁感应强度，磁感应强度B2.0T，求：，求：(1)转动过程中的最大电动势转动过程中的最大电动势Em；(2)从中性面开始计时，电动势瞬时值从中性面开始计时，电动势瞬时值 的表达式；的表达式；(3)从图中所示位置开始转过从图中所示位置开始转过90过程中的平均电过程中的平均电动势。动势。