3.1交变电流-2020-2021学年高二物理同步课堂帮帮帮（新教材人教版选择性必修第二册）

第三章 交变电流 第1节 交变电流 一、交流电产生的原理 1、条件 1）匀强磁场 2）绕垂直于磁场方向的轴 3）匀速转动 (1)两个特殊位置的特点：中性面——线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫中性面． ①线圈平面与中性面重合时，S ⊥B，Φ最大，eq \f(ΔΦ,Δt)＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变。 ②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，eq \f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大，电流方向不改变。 (2)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次。 二、交变电流的变化规律 1．产生过程(示意图) 2、正弦式交流电产生的原理（从中性面开始转动） 矩形线框绕垂直于匀强磁场的轴O转动时，线圈的两条边切割磁感线产生感应电动势，如图所示．设线圈的匝数为n，转动角速度为ω，两对边分别为l1和l2(其中AB边为l1，CD边为l2)． eq \x(线圈转过的角度为ωt) ⇓ eq \x(ab边的线速度跟磁感线方向的夹角 θ＝ωt) ⇓ eq \x(ab边转动的线速度大小：v＝ωR＝ω\f(Lad,2)) ⇓ eq \x(ab边产生的感应电动势：eab＝BLabvsin θ＝\f(BSω,2)sin ωt) ⇓ eq \x(一匝线圈产生的电动势：e0＝2eab＝BSωsin ωt) ⇓ eq \x(N匝线圈产生的总电动势：e＝NBSωsin ωt) 2．正弦式交变电流电动势的瞬时值表达式是e＝NBSωsin ωt(初始位置为中性面)． 3．峰值：Em＝NBSω＝NΦmω. 注：表达式中Em、Um、Im分别为电动势、电压、电流的峰值，而e、u、i则是这几个量的瞬时值． [特别提醒] (1)不仅矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴做匀速转动时产生正弦式交变电流，其他形状的线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴做匀速转动时，产生的交变电流也是正弦式交变电流． (2)线圈开始的位置不同时，只是正弦式交变电流表达式中正弦函数的角度不同，峰值和函数形式不变． (3)正弦式交变电流电动势的峰值Em＝NBSω由线圈的匝数N、磁感应强度B、线圈的面积S及其转动的角速度ω确定． 三、正弦式交流电的图象的应用 　　 物理量　　 函数 (从中性面计时) 图象 磁通量