2019-2020学年沪教版物理选修3-2新素养同步（课件+精练）第2章　交变电流与发电机 (共16份打包)

2．1　怎样产生交变电流 　1．知道交变电流是如何产生的，知道中性面的概念．(重点)　2．知道交流发电机的结构、原理及分类． 3．了解交变电流的规律及瞬时值表达式． 一、什么是交变电流 1．实验探究：把直流和交变电流先后输入示波器，根据示波器屏幕上观察到的图像可以看出，直流电压的大小和方向不随时间发生变化，而交变电流的电压的大小和方向都随时间发生变化． 2．交变电流：把大小和方向都随时间做周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流，常用字母“AC”或符号“～”表示．大小和方向都不随时间变化的电流叫恒定电流，简称直流，用字母“DC”或符号“－”表示． 3．正弦式交变电流：交变电流的电流和电压是按正弦函数规律变化的，这种电流叫做正弦式交变电流． 二、交流发电机 1．结构：交流发电机由一个可转动的线圈(电枢)和一个磁体两大部分组成．线圈在磁场中转动时产生的感应电流通过滑环和电刷输给用电器． 2．原理：在匀强磁场中，让一矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，就得到了大小和方向都随时间变化的交变电流． 3．中性面：如图所示为线圈转一周过程中的几个关键位置，图甲、丙、戊所示的位置，线圈平面垂直于磁感线，各边都不切割磁感线，线圈中产生的感应电动势为零，这样的位置叫中性面．图乙、丁所示的位置，线圈平面与磁场方向平行，ab、cd两边垂直切割磁感线，此时线圈中的感应电流达到最大． 4．感应电动势瞬时值表达式：e＝Emsin ωt，Em是感应电动势的最大值． 三、旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机 旋转电枢式发电机产生电压不超过500 V． 旋转磁极式发电机能产生几千伏到几万伏电压． 四、交变电流的电能从哪里来 　从能量转化的角度看，发电机是把机械能转变为电能的机器，发电机按其原动力机分为：水轮发电机、汽轮发电机、柴油发电机和核能发电机． 　对交变电流的认识 1．两种电流 (1)恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流叫做恒定电流． (2)交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流． 　方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征．只要方向发生变化，无论大小是否改变都是交流电． 2．正弦式电流 (1)定义：随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流． 在我国工农业生产及生活中使用的交变电流都是正弦式电流． (2)正弦式交变电流的图像 正弦式交变电流的图像是正弦曲线，如图所示． 3．几种常见的交变电流(如图所示) 甲：家庭电路中的正弦式电流 乙：示波器中的锯齿波扫描电压 丙：电子计算机中的矩形脉冲 丁：激光通信用的尖脉冲 　如图所示的各图像中表示交变电流的是(　　) [思路点拨] 解答本题要明确交流电的特征是电流方向变化，在i－t图上电流的方向表现在是否在t轴的两侧． [解析]　B、C两图像中，虽然电流大小随时间做周期性变化，但方向从图上看在t轴一侧方向不变，故不是交变电流．A图中电流的方向没发生变化，不是交变电流．D图中，从图上看电流分布在t轴两侧，电流的大小、方向均做周期性变化，是交变电流，故选D． [答案]　D eq \a\vs4\al() 正弦式交变电流大小和方向都随时间做周期性的变化，线圈越过中性面，线圈中i方向要改变．线圈转一周，感应电流方向改变两次．而电子电路中矩形脉冲方向随时间做周期性的变化，而大小不随时间做周期性的变化，这种电流也是交变电流．所以判断是交流电还是直流电的依据关键是看电流的方向是否做周期性的变化．　 　如图所示图像中不属于交流电的是(　　) 解析：选D．交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，电流的方向变化的是A、B、C，故A、B、C是交流电，D是直流电． 　交变电流的基本规律 1．两个特殊位置的特点 中性面 中性面的垂面 位置 线圈平面与磁场垂直 线圈平面与磁场平行 磁通量 最大 零 磁通量的变化率 零 最大 感应电动势 零 最大 电流方向 改变 不变 周期性 一个周期两次经过中性面，电流方向改变两次 一个周期电动势两次最大，两次最大值方向相反 2．交变电流的数学表达式 据图可知，ab和cd边产生的感应电动势均为Blvsin ωt，此时整个线圈的感应电动势为e＝2Blvsin ωt或e＝Emsin ωt． (1)Em＝2Blv为最大值，也叫电动势的最大值，也叫峰值． (2)e＝Emsin ωt，交变电流按正弦规律变化，这种电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流． 　如图所示，线圈abcd的面积是0．05 m2，共100匝；线圈电阻为1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝ T，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时，求： (1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式． (2)线