3-01交变电流-2022-2023学年高二物理精编动态课件（人教版2019选择性必修第二册）

第20章交变电流 公路旁、旷野上，坚实的钢架托着、吊着粗大的金属线，仿佛由天际而来，向天际而去…… 这些由发电厂、变电站而来的输电线，将电能输送到乡村、工厂，输送到千家万户。电，每时每刻都在为人类作着巨大的贡献。 来自发电厂的电有什么特性？我们怎样才能更好地利用它？这一章我们就来学习与此相关的内容。 01.交变电流 图片区 3 2022/11/21 t i 0 t i 0 t i 0 t i 0 甲乙电流方向不随时间变化，甲图电流大小也不变 丙丁电流大小方向都随时间做周期性变化 甲乙 丙丁 一.交变电流 1.直流电流(DC)：方向不随时间变化的电流称为直流电流，大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定直流。例如：干电池供电的电路。 2.交变电流(AC)：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流。例如：家用照明电路。 注意： ①交变电流经过处理，能转换成直流，例如手机充电头充电；直流经过逆变器处理也能转换成交流。 ②交流比直流经济可靠，使用方便，生活中绝大部分用电都是交变电流。 ③交流电压的大小可以通过变压器随意转换。 t i 0 t i 0 t i 0 t i 0 恒定直流 t i 0 t i 0 正弦交流 方波交流 直流 锯齿波交流 尖端脉冲交流 各种电流的i-t图像 一.交变电流 实验说明：交变电流的周期、电流的大小均与转速有关。 问题:线圈中为什么会产生交流电? 交流发电机 二.交变电流的产生 观看演示动画，回答P51思考与讨。 1.垂直纸面向外 2.垂直纸面向里 3.甲丙没有电流，乙丁电流最大。 二.交变电流的产生 产生原因： ①磁通量始终在周期性变化 ②AB、CD始终在切割磁感线，v⊥始终 在周期性变化 分析与思考以下问题： ①判断任意位置线圈中电流方向 ②判断什么时候电流最大，什么时候电流为零。此时的磁通量有什么特征？ 注意：电流为零的位置叫中性面 ③规定零时刻，能够大致的作 出电流随时间变化的曲线 中性面 θ 三.交变电流的变化规律 中性面 θ 设线框面积为S，其中AB、CD长为l1，设AD、BC长为l2，线框从经过中性面开始计时，以角速度ω匀速转动，求t时刻回路中的电动势ε的值。 三.交变电流的变化规律 t e 0 t i 0 t u 0 εm im um 三.交变电流的变化规律 1.正弦交流电：按正弦规律变化的交流电叫正(余)弦交流电。 2.瞬时表达式：可以用来求瞬时值 3.图像： t e 0 t i 0 t u 0 εm im um 三.交变电流的变化规律 4.最大值(峰值)： 5.特殊位置： 甲丙两张图，v//B，不产生感应电动势，电流瞬时值为零，称为中性面(垂直面)。 此时：B⊥S，Ф最大，ε＝0，ΔФ/Δt=0，线圈每经过中性面一次电流方向改变一次，一个周期改变两次。 三.交变电流的变化规律 4.最大值： 5.特殊位置： 乙丁两张图， v⊥B ，感应电动势最大，电流瞬时值也最大，称为峰值面(平行面)。 此时：B//S，Ф＝0，ε最大，ΔФ/Δt最大，线圈每次经过峰值面电流开始减小。 问题：若峰值面计时，电动势瞬时表达式是怎样的？ 三.交变电流的变化规律 6.Ф－t图像： 中性面 θ t Ф 0 Фm t e 0 εm 四.交流发电机 发电厂里的交流发电机的构造比我们分析的复杂得多，但是基本组成部分也是两部分，即产生感应电动势的线圈（通常叫作电枢）和产生磁场的磁体。 1.旋转电枢式发电机：电枢转动，磁极不动的发电机，叫作旋转电枢式发电机。 2.旋转磁极式发电机：如果磁极转动，电枢不动，这种发电机叫作旋转磁极式发电机。 3.转子和定子：不论哪种发电机，转动的部分都叫转子，不动的部分都叫定子。 四.交流发电机 旋转电枢式发电机转子产生的电流，必须经过裸露的滑环和电刷引到外电路，如果电压很高，可能发生火花放电，滑环和电刷很快会烧坏。同时，转动的电枢无法做得很大，线圈匝数也不可能很多，所以产生的感应电动势也不能很高。这种发电机输出的电压一般不超过500V。 旋转磁极式发电机克服了上述缺点，能够产生几千伏到几万伏的电压，输出功率可达几百兆瓦。所以，大多数发电机是旋转磁极式的。 例1.（多选）如图所示，观察电流表的指针，可以判定（　　） A．指针随着线圈转动而摆动，并且线圈每转一周，指针左右摆动一次 B．当线圈平面转到跟磁感线垂直位置时，电流表的指针偏转最大 C．当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时，电流表的指针偏转最大 D．感应电动势和感应 电流是周期性变化的 典型例题 ACD 例2.(多选)关于交变电流和直流电的说法中，正确的是(　　) A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流 B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变 C．交变电流一定是按正