§3.1 交变电流（课件）【上好课】2021-2022学年高二物理同步备课系列（人教版选择性必修第二册）

§3.1　交 变 电 流 观察交变电流的方向： 把两个发光颜色不同的发光二极管"并联，注意使两者正、负极的方向不同，然后连接到教学用发电机的两端。转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动。观察发光二极管的发光情况。 现象： 说明： 发电机产生的交流电电流方向在不断变化。 两个二极管会交替发光 用示波器或电压传感器先观察电池供给的电压的波形，再观察学生电源交流挡供给的电压的波形。这两种波形各有什么特点？ １.直流电(DC)： 电流方向不随时间而改变 ２.交变电流(AC)： 大小和方向都随时间做周期性变化的电流 一.电流的分类： 种类： 例题：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　　　　　 。 t i A B C ABD D 思考判断： (1)交变电流的大小一定随时间变化。( ) (2)大小和方向都不随时间变化的电流才是直流电。( ) (3)交变电流的大小可以不变，但方向一定随时间周期性变化。( ) (4)交变电流不稳定，很容易“烧坏”家用电器。( ) × × √ × 如何产生交流电呢？ 交流发电机模型的原理简图 二、交变电流的产生： 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。 教师看图解释，教师指出：线圈的中性面的位置． 哪些位置切割产生的电动势最大？ AB 和CD 已、丁 思考：哪些边在切割产生电动势？ 哪些位置切割产生的电动势最小？ 甲、丙 二、交变电流的产生 为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析 (甲) B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 中性面 没有边切割磁感应线 二、交变电流的产生 B∥S，φ=0，E最大，I最大，感应电流方向b到a (乙) a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线， 二、交变电流的产生 (丙) B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 中性面 二、交变电流的产生 没有边切割磁感应线 B∥S，φ=0，E最大，I最大，感应电流方向a到b 二、交变电流的产生 a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线， (丁) B A(B) D(C) B A(B) D(C) B A(B) D(C) B A(B) D(C) B A(B) D(C) 二、交变电流的产生： 立体图 平面图 e 电流方向 最大 最大 0 0 无 无 DCBAD ABCDA 0 无 × × B A(B) D(C) 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ab和cd边都不切割磁感线，所以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． 强调:关于中性面 B A(B) D(C) 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恒定角速度匀速转动，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O。 1．线圈转动一周，多少次经过中性面?电流方向改变多少次? 2．线圈转到什么位置时磁通量最大?这时感应电动势是最大还是最小? 3．线圈转到什么位置时磁通量最小?这时感应电动势是最大还是最小? 思考与讨论 . a(b) c(d) O ． B 教师强调指出：线圈的中性面． 令 e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）． 三、交变电流的变化规律： 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 . . a(b) c(d) θ θ θ ω= Δt Δ θ θ = ωt （ab和cd边切割磁感线） v = rω v=ω ２ Ｌ 则有 （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：　　　　　　　 三、交变电流的变化规律： 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时 通过R时： e B A(B) D(C) B A(B) D(C) B A(B) D(C) B A(B) D(C) B A(B) D(C) 立体图 平面图 × × 电流方向 e 最大 最大 0 0 无 无 DCBAD ABCDA 0 无 o T/4 2T/4 3T/4 T π/2 π 3π/2 2π ωt t 四、交流电的图像 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 利用传感器显示的交变电流的图像： Em e O t i O t u O t Im Um 正余弦交流电产生条件: ①匀强磁场、 ③转轴必须和磁场垂直 ②匀速转动、 E感的值与线圈的形状和转轴的位置没有关系： E=NBSω 思考:下列四个线圈中能产生感应电流的是哪