2.2 交变电流的描述 （备课堂）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（粤教版选修3-2）

2.2交变电流的描述 粤教版 高中物理选修3-2 第二章 N S a b c d a (b) d (c) N S ωt 1.用函数表达式描述交变电流 中性面 B v v o a(b) d(c) ωt ω ωt v v 线圈转过角度： Ab边速度方向跟磁感线夹角： ab边感应电动势： 整个线圈中感应电动势 ωt ωt ab、dc边长L ; ad、bc边长L' ; 磁感应强度为B ; 角速度为ω. e=2BLvsin(ωt) =BLL'ωsin(ωt) =BSωsin(ωt) eab= BLvsin(ωt) 交变电流的描述 N S a b c d a (b) d (c) N S 感应电动势最大值Em=BLL'ω=BSω=2BLv 中性面开始匀速转动 表达式 e=BS ωsin ωt e随时间而变化,不同时刻有不现的数值,某时刻的电动势的值叫瞬时值. 线圈有N匝时 可见在匀强磁场中，匀速转动的线圈中产生的感应电动势是按正弦规律变化的。这样的交变电流叫正弦交流电. 设整个回路的电阻为R，则电路的感应电流为 瞬时值 R外 S E r ~ R=R外+r 即u=Umsinωt ①线圈经过中性面时，感应电动势为零， 感应电流为零。 ②线圈每经过中性面一次，交流电方向改变一次，线圈每转动一周（交流电的一个周期） ，交流电的方向改变两次。 中性面 线圈平面与磁感线垂直的位置 N S a b c d a (b) d (c) N S Em =BLL'ω = BSω=2BLV 公式背诵 开始位置 图 像 瞬时电动势 中性面 电动势峰值 电流电压间关系 峰 值 瞬 时 值 a (b) d (c) N S 完成下面空格 i = =Imsinωt e R Em R Im= e =Em sin(ωt) 正弦交变电流的图象 e o Em T/4 2T/4 3T/4 T π/2 π 3π/2 2π ωt t a b c d K L A B a b c d K L A B a b c d k L A B a b c d k L A B a b c d k L A B 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 开始位置 名 称 公 式 图 象 中性面 瞬时电动势 瞬时电流 瞬时电压 i =Imsinωt e =Emsinωt u=Umsinωt e Em -Em t 0 i Im -Im t 0 u Um -Um t 0 用图像描述交变电流 N S a b c d a (b) d (c) N S 公式 从垂直中性面开始匀速转动 线圈转过角度： d(c)速度方向跟磁感线夹角： 线圈中感应电动势 ωt ωt e =BLL'ωcos(ωt) =BSωcos(ωt) 公式背诵 开始位置 图 像 电动势 中性面 与中性面垂直 a (b) d (c) N S a (b) d (c) N S 完成下面空格 e =BLL'ωsin(ωt) = BSωsin(ωt) e =BLL'ωcos(ωt) = BSωcos(ωt) 【注】电动势峰值总是Em=BLL'ω=BSω 中性面与其垂面的对比 其它交变电流波形图 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 练习1、一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图10－1－3甲所示，则下列说法正确的是 (　　) A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大 C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大 D．该线圈产生的交流电动势的图像如图乙所示 B 答案：B 练习2、一台发电机产生的正弦交流电的电动势峰值是156V，线圈从中性面开始匀速转动，其角速度是120πrad/s，写出电动势瞬时值表达式。在1s内电流方向改变多少次？ 练习 解：由公式e = Emsin(ωt) 得 瞬时电动势e = 156sin(120πt) (V) 周期T = = = s 1s内线圈转过圈数n = =60圈 电流改变方向的次数N=n×2 =120次 2π ω 2π 120π 1 60 1 T 15 练习3、交流发电机中，如果ab边长为L，bc边长为L‘，线圈转动角速度为ω，线圈匝数为n，磁感应强度为B，线圈电阻为r，外电路电阻为R，求: (1)交变电动势的峰值Em;(2)路端电压最大值Um 。 练习 解: (1)交变电动势峰值 Em=nBLL'ω (2)电路中最大电流