第三章 1. 交变电流-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册【重难点手册】人教版

3 第三章交变电流 第1节 交变电流 重点和难点 课标要求 1.会观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流、直流的 概念. 重点：交变电流的产生及变化 2.分析线圈转动一周中电动势和电流方向的变化，能对交 规律 变电流的产生有比较清楚的了解，具有运用基本原理解决新情 难点：交变电流的峰值、瞬时值 境下问题的能力， 的含义 3.知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的 峰值、瞬时值的物理含义， 口-01备知识梳理， 基础梳理 律，常见的有如图所示的几种， 知识点1交变电流 1.交变电流的概念 把两个发光颜色不同的发光二极管并联， 家庭电路中的 水波器中的锯 注意使两者正、负极的方向不同，然后连接到 止弦式交变电流 齿波扫描儿压 教学用发电机的两端（如图所示）.转动手柄， 人AA 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 电子计算机 激光通信 中的矩形脉冲 巾的尖脉冲 摇发 电方法 机 1.区分直流和交流主要是看电流方向是 否变化，电流大小变化但是方向不变的仍然 是直流电， 我们观察到两个发光二极管交替闪亮，这 2.交变电流的波形不一定是曲线，也不能 说明教学的发电机产生的电流的大小和方向 认为波形是曲线的电流就一定是交变电流 都在不断地变化，这种电流叫作交变电流. 2.交变电流的定义 知识点2交变电流的产生 大小和方向都随时间做周期性变化的 1.实验现象 电流 由电磁感应理论可知，当闭合回路的部分 3.常见的交变电流的波形图 导体做切割磁感线的运动或穿过闭合回路的 实际应用中，交变电流有着不同的变化规磁通量发生变化时，闭合回路中就有感应电流 102 第三章 交变电流出型 产生.当线圈在磁场中转动时，线圈所在的闭 的电路中就出现了大小和方向都做周期性变 合回路中有感应电流产生，可用如图所示的装 化的交变电流. 置做实验.当线圈转动时，可以观察到电流表 3.正弦式交变电流 的指针来回摆动，说明流过电流表的电流大小 随时间按正弦规律变化的电流叫作正弦 和方向都在不停地变化， 式交变电流.当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁 场方向的轴做匀速转动时，线圈中就会产生正 弦式交变电流.正弦式交变电流的产生条件， 也可以简记为“两匀一垂直”。 划重点 中性面 2.过程分析 线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切 如图所示为线圈转动一周的过程中的几 割磁感线，线圈中的感应电流为0，这一位置 个关键位置，图甲、丙、戊所示的位置，线圈平 叫作中性面. 面垂直于磁感线，各边都不切割磁感线，线圈 特点：(1)线圈位于中性面时，穿过线圈 中没有感应电流，这样的位置叫中性面.图乙、 的磁通量最大，磁通量的变化率为0，感应电 丁所示的位置，线圈平面与磁场方向平行，ab、 动势为0，感应电流为0. cd两边垂直切割磁感线，此时线圈中的感应电 (2)线圈经过中性面时，线圈中的电流方 流达到最大值 向要发生改变.线圈转一周有两次经过中性 面，所以每转一周电流方向改变两次。 知识点3正弦式交变电流的变化规律 1.瞬时值推导 若线圈平面从中性面开始转动，如图所 示，则经时间t: d(e) 中性面 B ●片 wt a(b) 这五个位置的中间过程，各有变化的电流 存在，从图中可以看到当ab边向右、cd边向左 (1)线圈转过的角度为wt. 运动时，感应电流是沿abcd方向流动的.当ab (2)ab边的线速度跟磁感线方向的夹角 边向左、cd边向右运动时，感应电流是沿dcba 0=wt. 方向流动的， (3)ab边转动的线速度大小v=w2。 由以上分析可知，线圈转动一周的过程 (4)ab边产生的感应电动势 中，感应电流的大小和方向都在不停地变化， 每转动一周重复这种变化一次，这样线圈所在 eab =BLabusin 0-sin wt. 103 重雄点手册高中物理选择性必修第二册J (5)整个线圈产生的感应电动势e=2e= 和一个磁体两大部分组成.线圈在磁场中转动 BSosin wt,若线圈为N匝，则e=NBSosin @t.. 时产生的感应电流通过滑环和电刷输送给用 (6)若线圈给外电阻R供电，设线圈本身 电器。 电阻为r,由闭合电路欧姆定律得i一R干， 2.原理 在匀强磁场中，让一矩形线圈绕垂直于磁 sin cot,in-Insin ot. 场方向的轴匀速转动时，就得到了大小和方向 R两端的电压可记为um=Umsin wt. 都随时间变化的交变电流， 2.峰值表达式 3.旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机 (I)由e=NBSwsin wt可知，电动势的峰 定子：磁极 旋转电枢式发电机 产生电压 值为 转子：电枢 Em=VBSw=VΦmw. 不超过500V. (2)峰值Em由线圈匝数N、磁感应强度B、 定子：电枢 旋转磁极式发电机 能产生几 转动角速度ω及线圈面积S