3.2 交变电流的描述 课件 -2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

复习：交变电流及其描述 1 目 录 3.1节复习及课后题处理 01 3.2节复习及课后题处理 02 金榜题名例题变式讲解 03 课时作业&必刷题答疑 04 2 3.1节复习及课后题处理 01 3 1.交变电流的定义 电流、电压大小和方向也随时间做周期性变化，这样的电流叫作交变电流，简称交流。 电流方向改变，大小不变也是交流电。 方向不随时间变化的电流称为直流。 方向不变，大小变的电流称为脉动直流电。 大小、方向都不随时间变化的电流叫做恒定电流。 转动手炳，闯过闭合导体的磁通量发生改变，两个二极管交替发光，说明感应电流的方向发生了改变。 4 2.交变电流的产生 可用楞次定律和右手定则判断： 1. 在线圈由甲图转到乙图所示位置的过程中，AB 边中电流B向A。 2. 在线圈由丙图转到丁图所示位置的过程中，AB 边中电流A流向B。 3. 竖直方向无电流（v、B平行），水平方向电流最大（v、B垂直）。 中性面 中性面 线圈与中性面重合时： 磁通量最大，磁通量变化率为零；AB、CD线速度方向与磁场平行，不切割磁感线。此时感生电动势为零。 线圈与中性面垂直时： 磁通量为零，磁通量变化率最大；AB、CD线速度方向与磁场垂直，割磁感线。此时感生电动势最大。 中性面→磁场面 磁通量减小，减同 磁场面→中性面 磁通量增大，增反 5 3.交变电流变化规律 1.设t＝0时线圈刚好转到中性面（如甲图）位置，此时导线AB的速度方向刚好与磁感线平行，因此感应电动势为0。 2.线框旋转过程中的线速度 经过时间t，线框转过的角度θ＝ωt， AB、CD切割磁感线产生的感应电动势 e＝2Blvsin θ＝ωBldsin ωt＝ωBSsin ωt 3.设Em＝ωBS，e ＝ Emsin ωt Em 是常数，当线圈平面与磁场平行时，电动势达到的最大值Em。 如果线圈匝数为N，则Em ＝NωBS。 e ＝ Emsin ωt =NBSωsin ωt vsin θ v v vsin θ L d 6 当外电路为电灯等纯电阻用电器时，负载两端的电压 u、 流过的电流 i，也按正弦规律变化，即 u ＝eR/R总＝ Umsin ωt （2） i＝e/R总 ＝Imsin ωt （3） 式中Um和 Im分别是电压和电流的最大值，也叫峰值，而e、u、i 则是相应的物理量的瞬时值。 7 1. 有人说，在图3.1-3中，线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，因而线圈中的感应电动势最大；线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，因而感应电动势为0。这种说法对不对？ 为什么？ 解析： 线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，v与B平行，故此时不切割磁感线，e=0. 线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，v与B垂直，故此时e=Em. 8 2. 图3.1-3中，设磁感应强度为0.01 T，单匝线圈边长AB为20 cm，宽BC为10 cm，转速n＝50 r/s，求线圈转动时感应电动势的最大值。 Em=BSw=BLd2πn 9 3. 一台发电机产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值Em＝400 V，线圈匀速转动的角速度ω＝314 rad/s，试写出电动势瞬时值的表达式（设0时刻电动势瞬时值为0）。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2 kΩ，电路中电流的峰值为多少？写出电流瞬时值的表达式 0时刻电动势瞬时值为0，v与B平行，sin0°=0 e＝Emsin ωt i＝e/R总 ＝Emsin ωt/R总 Im=e/R总 线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生的交变电流是正弦式交变电流，交变电流的瞬时表达式与开始计时的位置有关。 0时刻电动势瞬时值为Em，v与B垂直，φ=0，ωt=0，cos0°=1，e＝Emcos ωt 10 4. 如图 3.1-9所示，KLMN是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，MN边水平，线框绕某一竖直固定轴以角速度ω匀速转动。在MN边与磁场方向的夹角到达30°的时刻（图示位置），导线框中产生的瞬时电动势e的大小是多少？标出线框此时的电流方向。已知线框 按俯视的逆时针方向转动。 解析： e=BSwcos30°=BSw√3/2 电流K到M 11 3.2节复习及课后题处理 02 12 交变电流的描述 1.频率通常用 f 表示，单位是赫兹。 根据定义可以知道 根据三角函数的知识可以知道，在 i ＝ Imsin ωt的表达 式中，ω等于频率的2π 倍，即ω ＝ 2 ω= 2π f＝ 2πn。 2.峰值 交变电流的峰值 Im或Um可以用来表示电流的强弱或电 压的高低。电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰 值，否则电容器就可能被击穿。 3.有效值 让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如