人教版高中物理选修3-2第五章交变电流51 交变电流的产生（18张 含视频）

一、交变电流的产生 和变化规律 lianhq@163.com 　　　穿过闭合电路的磁通量发生变化时，产生感应电流，而磁通量变化的方式不同，产生的感应电流也不同，感应电流可以是恒定的，可以是变化的，可以是周期性变化的，本节我们将研究一种十分重要的周期性变化的电流——正弦交变电流． 一、交变电流的产生 按下图所示进行实验演示 教师应自己做演示实验 实验现象：缓慢转动线圈时，电流计指针在左右摇动，线圈每转一周，指针左右摆动一次． 1．交变电流：大小和方向都随时间作周期变化的电流，叫做交变电流，简称交流 ． 2．闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生交流，但这不是产生交流的惟一方式． 二、交变电流的产生 如图，矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程． 教师看图解释，教师指出：线圈的中性面的位置． 思考与讨论:教材第36页图 分析教材第36页图下面4个问题 补充1. 甲 乙 丙 丁四个图示位置 有无电流以及电流方向? 设正方形线圈的边长为L，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，如图所示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O． 剖面图 教师强调指出：线圈的中性面． 1．中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面． （1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零（ ab和cd边都不切割磁感线），线圈中的电动势为零． （2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次． 交变电流的产生讲解 2．变化规律 　　以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线 ） e为电动势在时刻t的瞬时值， Em为电动势的最大值． 正弦交变电流规律讲解 所以 令 则有 成立条件： 转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时． （1）电动势按正弦规律变化 （2）电流按正弦规律变化 （3）电路上的电压按正弦规律变化 电流　　　　　　　　通过R时： 　交流电的图像 1．在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流 的是 ，属于正弦交变电流的是 A B D A t i A B C D 2 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是： t1时刻通过线圈的磁通量为零； t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大； t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。 D 3. 交流发电机工作时的电动势的变化规律为 e=EmSinωt，如果转子的转速n提高一倍，其它条件不变，则电动 势的变化规律将变化为： A. e=EmSin2ωt B. e=2EmSin2ωt C. e=2EmSin4ωt D. e=2EmSinωt B 4. 一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311V，线圈在磁场中转动的角速度是100πrad/s。 （1）写出感应电动势的瞬时值表达式。 （2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的总电阻为100Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式、在t=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？ （1）e=311Sin100πt （2）I=311Sin（100π*1/120） =311*1/2=1.55（A） 4. 一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311V，线圈在磁场中转动的角速度是100πrad/s。 3）线圈从中性面转过180度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？ （4）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？ （3）E m=311V E=NΔφ/Δt=2NBSω/π≈198V （4）Δφ/Δt=311/N（Wb/s） 1.中性面的特点：φ最大，而e=0； φ最小，而e=Em 2.若从中性面开始计时，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时产生正弦规律变化的电动势感应电动势的瞬时值表达式为 e=NBSωSinωt e—ωt图线是一条正弦曲线 小结 作业 第37页第3 4 5题 $$