第1课 交变电流（课件）-2022-2023学年高二物理同步精品课堂（人教版2019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： 【典例1】如图所示，属于交流电的是(　　) C 5 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？ 二、交变电流的产生 交变电流产生示意图： 将立体图转化为侧视图来分析 A B C D v 问题:当线圈在磁场中绕轴转动时,哪些边切割磁感线? v∥B，没有边切割磁感线。 1.起始位置 特点：1.B⊥S，φ最大 2.没有切割，E=0，I=0 此时位置称之为--中性面 B⊥S，φ最大 E=0，I=0 二、交变电流的产生 甲 A(B) D(C) 乙 A B C D 2.向左转过90度 a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线， 特点：1.B∥S，φ=0，E最大，I最大， E最大，I最大 2.感应电流方向DCBA B∥S，φ=0 二、交变电流的产生 A B C D D(C) A(B) B 3.转过180度 v∥B，没有边切割磁感线。 特点：B⊥S，φ最大 没有切割，E=0，I=0 此时位置称之为--中性面 B⊥S，φ最大，E=0 B⊥S，φ最大 丙 二、交变电流的产生 A B C D D(C) A(B) B 4.转过270度 特点：1.B∥S，φ=0，E最大，I最大， a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线， E最大，I最大 2.感应电流方向ABCD B∥S，φ=0 二、交变电流的产生 丁 此时线圈具有的特点 1.线圈平面与磁场垂直(B⊥S)，速度方向与磁场方向平行(B//v) 2.磁通量: 3.感应电动势: 5.感应电流: 4.磁通量的变化率: v v Φ=BS 最大 E=0 ∆Φ/∆t= 0 I=0 将立体图转化为平面正视图 此时线圈具有的特点 1.线圈平面与磁场平行(B//S)，速度方向与磁场方向垂直(B⊥v) 2.磁通量: 3.感应电动势: 5.感应电流: 4.磁通量的变化率: v v Φ=0 E=BLv 最大 ∆Φ/∆t 最大 I最大 我们称为与中性面垂直的面（峰值面） 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 e 电流方向 最大 最大 0 0 无 无 DCBAD ABCDA 0 无 × × B A(B) D(C) 二、交变电流的产生 1.中性面：垂直磁场方向的平面． （1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大φ=BS，但△φ/△t =0最小，（ab和cd 边都不切割磁感线），线圈中的感应电动势为零． （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． 2.线圈平行于磁感线时，φ=0,△φ/△t最大，感应电动势最大。 3.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，是产生交变电流的一种方式，不是唯一方式。 （例如：线圈不动，磁场按正弦规律变化也可以产生正弦式交变电流） 结论: 16 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 17 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 三、交变电流的变化规律： Em = NBSω ★★★若从中性面开始计时，则： t 时刻瞬时值