《2018-2019學年高中物理 第二章 交變電流 1 交變電流課件 教科版選修3-2.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019學年高中物理 第二章 交變電流 1 交變電流課件 教科版選修3-2.ppt（35頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、1 交變電流,第二章 交變電流,學習目標,知識探究,典例精析,達標檢測,1.會觀察電流(或電壓)的波形圖，理解交變電流和正弦交變電流的概念. 2.理解交變電流的產生過程，會分析電動勢和電流方向的變化規(guī)律. 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值、峰值的物理含義.,一、對交變電流的認識,,答案,(1)把圖1所示電路接在干電池的兩端時，可以觀察到什么現象？,答案 當接在干電池兩端時，只有一個發(fā)光二極管會亮.,,知識探究,,,導學探究,(2)把圖1中電路接在手搖式發(fā)電機兩端時，又會觀察到怎樣的現象？并解釋看到的現象.,答案 當接在手搖式發(fā)電機兩端時，兩個發(fā)光二極管 間或的閃亮，原
2、因是發(fā)電機產生與直流不同的電流，兩個發(fā)光二極管一會兒接通這一個，一會兒再接通另外一個，電流方向不停地改變.,圖1,對交變電流的認識 (1)交變電流：大小和方向隨時間作 變化的電流叫交變電流，簡稱 . (2) 不隨時間變化的電流稱為直流. 、方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流. 注意：對直流電流和交變電流的區(qū)分主要是看電流 是否變化. (3)正弦交變電流：電流隨時間按 規(guī)律變化的交變電流叫正弦交變電流，簡稱 .,,,知識梳理,周期性,交流電,大小,方向,正弦函數,正弦交流電,,答案,方向,如圖所示，屬于交流電的是( ),,,即學即用,C,,解析 方向隨時間作周期性變化是
3、交變電流最重要的特征.A、B、D三項所示的電流大小隨時間作周期性變化，但其方向不變，不是交變電流，它們所表示的是直流電. C選項中電流的方向隨時間作周期性變化，故選C.,解析答案,二、正弦交變電流的產生,假定線圈繞OO′軸沿逆時針方向勻速轉動，如圖2甲至丁所示.請分析判斷：,,,導學探究,圖2,(1)線圈轉動一周的過程中，線圈中的電流方向的變化情況.,,答案,答案,(2)線圈轉動過程中，當產生的感應電動勢有最大值和最小值時線圈分別在什么位置？,,答案,答案 線圈轉到甲或丙位置時線圈中沒有電流，感應電動勢為零，此時線圈所處的平面稱為中性面.線圈轉到乙或丁位置時線圈中的電流最大，感應電動勢最大.,
4、正弦交變電流的產生條件及中性面的特點 (1)正弦交變電流的產生條件：將閉合矩形線圈置于 磁場中，并繞 方向的軸 轉動. (2)中性面：線圈平面與磁感線 時的位置. ①線圈處于中性面位置時，穿過線圈的Φ ，但線圈中的電流為 (填“最大”或“零”). ②線圈每次經過中性面時，線圈中感應電流的方向都要改變.線圈轉動一周，感應電流的方向改變 次.,,,知識梳理,勻強,垂直磁場,,勻速,答案,垂直,最大,零,兩,(多選)當交流發(fā)電機的線圈轉到線圈平面與中性面重合時，下列說法中正確的是( ) A.電流將改變方向 B.磁場方向和線圈平面平行 C.線圈的磁通量最大 D.線圈產生的感應電動勢最
5、大,,解析答案,,,即學即用,解析 當線圈平面與中性面重合時，磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應電動勢為零，電流將改變方向，故選A、C.,AC,三、正弦交變電流的描述,如圖3是圖2中線圈ABCD在磁場中繞軸OO′轉動時的截面圖.線圈平面從中性面開始轉動，角速度為ω.經過時間t，線圈轉過的角度是ωt，AB邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于ωt.設AB邊長為L1，BC邊長為L2，線圈面積S＝L1L2，磁感應強度為B，則：,,,導學探究,圖3,(1)甲、乙、丙中AB邊產生的感應電動勢各為多大？,,答案,答案 甲：eAB＝0,(2)甲、乙、丙中整個線圈中的感應電動勢各為多大？,,答案,答案
6、 整個線圈中的感應電動勢由AB和CD兩部分組成，且eAB＝eCD，所以 甲：e＝0 乙：e＝eAB＋eCD＝BSωsin ωt 丙：e＝BSω,(3)若線圈有n匝，則甲、乙、丙中整個線圈的感應電動勢各為多大？,,答案,答案 若線圈有n匝，則相當于n個完全相同的電源串聯，所以 甲：e＝0 乙：e＝nBSωsin ωt 丙：e＝nBSω,交變電流的瞬時值及峰值. (1)正弦交變電流電動勢的瞬時值表達式： ①當從中性面開始計時：e＝ . ②當從與中性面垂直的位置開始計時：e＝ . (2)正弦交變電流電動勢的峰值表達式： Em＝ 與線圈的形狀 ，與轉動軸的位置 .(填“有關”或“無關
7、”),,,知識梳理,Emsin ωt,Emcos ωt,,答案,nBSω,無關,無關,A.磁通量和感應電動勢都在變大 B.磁通量和感應電動勢都在變小 C.磁通量在變小，感應電動勢在變大 D.磁通量在變大，感應電動勢在變小,線框在勻強磁場中繞OO′軸勻速轉動(由上向下看是逆時針方向)，當轉到如圖4所示位置時(0＜θ＜90)，磁通量和感應電動勢大小的變化情況是( ),,答案,,,即學即用,,D,返回,圖4,例1 矩形線框繞垂直于勻強磁場且在線框平面的軸勻速轉動時產生了交變電流，下列說法正確的是 ( ) A.當線框位于中性面時，線框中感應電動勢最大 B.當穿過線框的磁通量為零時，線框中的感應電動勢也
8、為零 C.每當線框經過中性面時，感應電動勢或感應電流的方向就改變一次 D.線框經過中性面時，各邊切割磁感線的速度為零,一、交變電流的產生,,典例精析,,歸納總結,解析答案,解析 線框位于中性面時，線框平面與磁感線垂直，穿過線框的磁通量最大，但此時切割磁感線的兩邊的速度與磁感線平行，即不切割磁感線，所以感應電動勢等于零，也應該知道此時穿過線框的磁通量的變化率等于零，感應電動勢或感應電流的方向也就在此時刻發(fā)生變化.線框垂直于中性面時，穿過線框的磁通量為零，但切割磁感線的兩邊都垂直切割，有效切割速度最大，所以感應電動勢最大，也可以說此時穿過線框的磁通量的變化率最大，故C、D選項正確. 答案 CD,,
9、歸納總結,歸納總結,,,例2 有一個正方形線圈的匝數為10匝，邊長為20 cm，線圈 總電阻為1 Ω，線圈繞OO′軸以10π rad/s的角速度勻速轉動， 如圖5所示，勻強磁場的磁感應強度為0.5 T，問：,二、交變電流的變化規(guī)律,,圖5,(1)該線圈產生的交變電流電動勢的峰值、電流的峰值分別是多少；,,解析答案,,答案 6.28 V 6.28 A,,(2)若從中性面位置開始計時，寫出感應電動勢隨時間變化的表達式；,解析答案,解析 從中性面位置開始計時，感應電動勢的瞬時值表達式為e＝Emsin ωt＝6.28sin (10πt) V. 答案 e＝6.28sin (10πt) V,,(3)線圈從
10、中性面位置開始，轉過30時，感應電動勢的瞬時值是多大.,解析答案,解析 線圈從中性面位置開始轉過30時，感應電動勢為 e＝Emsin 30≈3.14 V. 答案 3.14 V,總結提升,總結提升,,1.求交變電流瞬時值的方法： (1)確定線圈轉動從哪個位置開始計時； (2)確定表達式是正弦函數還是余弦函數； (3)確定轉動的角速度ω＝2πn(n的單位為轉/秒)、峰值Em＝NBSω； (3)寫出表達式，代入角速度求瞬時值.,,總結提升,,2.線圈在勻強磁場中勻速轉動產生正弦交變電流，產生的交變電流與線圈的形狀無關.如圖6所示，若線圈的面積與例2中題圖所示線圈面積相同，則答案完全相同.,圖6,例3
11、 處在勻強磁場中的矩形線圈abcd以恒定的角速度繞ab邊轉動，磁場方向平行于紙面并與ab邊垂直.在t＝0時刻，線圈平面與紙面重合，如圖7所示，線圈的cd邊離開紙面向外運動.若規(guī)定沿a→b→c→d→a方向的感應電流為正，則圖中能反映線圈中感應電流i隨時間t變化的圖像是( ),三、交變電流的圖像,圖7,,解析答案,技巧點撥,返回,解析 線圈在磁場中從圖示位置開始勻速轉動時可以產生按余弦規(guī)律變化的交流電.對于圖示起始時刻，線圈的cd邊離開紙面向紙外運動，速度方向和磁場方向垂直，產生的電動勢的瞬時值最大；用右手定則判斷出電流方向為逆時針方向，與規(guī)定的正方向相同，所以C對. 答案 C,,技巧點撥,,技巧
12、點撥,,1.從中性面開始計時是正弦曲線，從垂直中性面開始計時是余弦曲線. 2.由楞次定律或右手定則判斷感應電流的方向.,返回,1.(多選)如圖所示的圖像中屬于交變電流的有( ),,達標檢測,1,2,3,4,,解析答案,解析 選項A、B、C中e的方向均發(fā)生了變化，故它們屬于交變電流，但不是正弦交變電流； 選項D中e的方向未變化，故是直流.,ABC,,答案,2.(多選)下列各圖中，線圈中能產生交變電流的有( ),1,2,3,4,BCD,3.(多選)矩形線圈的匝數為50匝，在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動時，穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律如圖8所示，下列結論正確的是( ),1,2,3,4,圖8,,解析答案,A.在t＝0.1 s和t＝0.3 s時，電動勢最大 B.在t＝0.2 s和t＝0.4 s時，電動勢改變方向 C.電動勢的最大值是157 V D.當t＝0.4 s時，磁通量變化率達到最大,,1,2,3,4,,1,2,3,4,圖9,(1)若從線圈的中性面開始計時，寫出線圈中感應電動勢的瞬時值表達式；,,1,2,3,4,解析答案,解析 n＝300 r/min＝5 r/s，因為線圈從中性面開始計時，并且求的是瞬時值，故e＝Emsin ωt＝nBS2πnsin (2πnt)＝50sin (10πt) V 答案 e＝50sin (10πt)V,,,1,2,3,4,解析答案,,返回,
2018-2019學年高中物理 第二章 交變電流 1 交變電流課件 教科版選修3-2.ppt
