5.1 交变电流 课件 -2022-2023学年高二上学期物理人教版选修3-2

第1节 交变电流 第五章 交变电流 1. 电磁感应现象发生的条件是什么? 磁通量发生变化 2.感应电动势计算遵循什么定律? 计算感应电动势有哪些基本表达式? 3. 感应电流的磁场方向与原磁通量方向之间有何关系? 回顾 增反减同 长江三峡水电站全景 世界上最大的水电站 也许,你家使用的是三峡电。 莱芜岛风力发电站 那么,来自发电厂的电有什么特性? 这些电是如何产生的呢? 它们又遵循什么样的规律呢? 实验1 观察交变电流的图象 1.波形图:电流或电压随_变化的图象叫波形图; 2.规律:我们日常生活和生产中所使用的交变电流 是按_变化的交变电流。 正弦规律 时间 一、交变电流的概念 1.交变电流: 大小和方向都随时间做_的电流叫做交变电流,简称交流(_), 2.直流电流: 只沿_流动的电流,叫做直流电,简称直流(_), 如家庭电路中的电流。 如各种电池提供的电流。 周期性变化 AC 一个方向 DC 【说明】交直流电的本质区别是 电流方向是否改变。 稳恒直流电 脉动直流电 正弦交流电 方波交流电 那么交变电流是如何产生的呢? 连接示教电流计观察指针在零位置两侧摆动说明不但电流大小改变,而且方向也在改变。 实验2 用手摇发电机产生交变电流 二、交变电流的产生 当线圈转动时, 电流大小会不会发生变化? 电流方向是否改变呢? A B C D 为了方便,将立体图转化为平面图来分析: A B C D A D B 1.中性面:线圈平面与磁感线_的位置,此位置各边_磁感线,线圈中_感应电流产生,故此时线圈所在的平面叫中性面。 线圈经过中性面时,Φ最大,但线圈中电动势为0。 二、交变电流的产生 垂直 不切割 无 (1)线圈与磁场垂直时Φ_,但线圈中的电动势_; 二、交变电流的产生 最大 为零 2.电动势: A B C D A D B A D B v v (1)线圈与磁场垂直时Φ_,但线圈中的电动势_; A B C D AB、CD宽L1,AD、BC长L2 (2)线圈与磁场平行时Φ_,但线圈中的电动 势_。 二、交变电流的产生 最大 为零 为零 最大 2.电动势: B v A(B) D(C) t=0 θ AB、CD长L1,AD、BC宽L2 一匝线圈产生的电动势 N匝线圈产生的电动势 二、交变电流的产生 2.电动势: (3)线圈转过任意角度时, AB(或CD)产生的电动势 θ = B· L1 ·ω· L2 ·sinωt 1 2 e = BSω sinωt e = NBSω sinωt = BSω sinωt 1 2 e1 = B·L1·v1 = B·L1·vsinωt ω v1 v2 三、交变电流的变化规律 1. 瞬时电动势:_; 2. 瞬时电压:_; 3. 瞬时电流:_。 i = Imsinωt e = Emsinωt u = Umsinωt 从线圈转到中性面位置开始计时,设Em = NBSω ,则 这种按正弦规律变化的交变电流叫做_,简称_。 正弦式交变电流 正弦式电流 A B C D 练习 1. 关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,以下 说法中正确的是( ) A.线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改 变一次,感应电动势方向不变 B.线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次 C.线圈平面每经过中性面一次,感应电动势和感应 电流的方向都要改变一次 D.线圈转动一周,感应电动势和感应电流方向都要 改变一次 C 练习 2.一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为e=10 sin (20πt) V,则下列说法正确的是( ) A.t=0时,线圈位于中性面 B.t=0时,线圈切割磁感线的有效速度最大 C.t=0时,穿过线圈的磁通量为零 D.t=0.4 s时,电动势第一次出现最大值 A 练习 3.如图所示为演示交变电流的装置图,关于这个实验,正确的说法是( ) A.线圈每转动一周,指针左右摆动两次 B.图示位置为中性面,线圈中无感应电流 C.图示位置,ab边的感应电流方向为由a→b D.线圈平面与磁场方向平行时,磁通量变化率为零 C 练习 4.矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时,线圈中产生如图所示的交流电, 设沿a→b→c→d→a方向为电流 正方向,则对应t1时刻线圈位置 为下列哪一个图( ) A B C D B 练习 5.(多选)如图甲所示,一个矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向 的轴匀速转动。线圈 内磁通量随时间t的变 化如图乙所示,则下列说法中正确的是( ) A.t1时刻线圈中的感应电动势最大 B.t2时刻ab的运动方向与磁场方向垂直 C.t3时刻线圈平面与中性面重合 D.t4、t5时刻线圈中感应电流的方向相同 BC 练习 6.(多选)如图甲所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动。从线