2.1 交变电流 课件 -2022-2023学年高二上学期物理教科版选修3-2

§2、1 交变电流 物理组：郭建强 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 自学思考 1、什么是交流电？什么是直流电？怎么又是恒定电流？ 2、交流电是怎么样产生的？什么是正（余）弦交变电流？ 3、正弦交变电流是怎么样产生的？ 4、如何表示正弦交变电流的电压与电流？ 5、你对中性面有何理解和认识？ 一、交变电流 实验演示：教材P32“观察思考” 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 1、交变电流： 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流,简称交流(AC)。 2、直流电： 方向不随时间变化的电流叫做直流电,简称直流（DC）。 3、恒定电流： 大小和方向都不随时间发生变化的电流 交变电流可以转变成直流，实验室学生电源就有这种功能。 4、正弦交变电流： 电流随时间按正弦函数规律变化的交变电流 二、正弦交变电流的产生和表述 理论分析： 示意图： 思考讨论： 1、在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？ 2、在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？ 3、当线圈转到什么位置时线圈中没有电流？转到什么位置时线圈中电流最大？ 由B→A 由A→B 线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流； 转到乙、丁位置时线圈中电流最大！ 中性面 A(B) D(C) 与磁感线垂直的平面 特点： （1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零（ ab和cd边都不切割磁感线），线圈中的电动势为零。 （2）线圈每经过中性面一次，交流电方向改变一次，线圈每转动一周，两次经过中性面，交流电的方向改变两次。 设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω．经过时间t，AB、CD宽L1，AD、BC长L2，磁感应强度是B. B v A(B) D(C) t=0 θ v11 v⊥ 中性面 线圈与中性面的夹角是多少？ AB边的速度多大？ AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？ AB边中的感应电动势多大？ 线圈中的感应电动势多大？ 线圈匀强磁场中产生的感应电动势 若为N匝线圈 四、正弦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（AB和CD边切割磁感线 ） 电动势的最大值Em （峰值） e为电动势在时刻t的瞬时值 此表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立 线圈面积 线圈转动的角速度 思考讨论：若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，则由闭合电路欧姆定律，电路中的电流的表达式应为？ R两端的电压呢？ 正弦交流电的图像 e o Em T/4 2T/4 3T/4 T π/2 π 3π/2 2π ωt t 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 应用： 交流发电机简介 （1）发电机的基本组成： ①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢） ②用来产生磁场的磁极 （2）发电机的基本种类 ①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动） ②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动） 无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子 实例分析 例题1、（多选）根据交变电流的定义，下列电流的波形图哪些是交流电（ 　　） Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ BDF 例题2、一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是( ) A、T1时刻通过线圈的磁通量为零； B、T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大； C、T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大； D、每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。 D 例题3、一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311V，线圈在磁场中转动的角速度100πrad/s。 （1）写出感应电动势的瞬时值表达式。 （2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的 总电阻为100Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在t=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？ （3）线圈从中性面转过180度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？ （4）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？ （1）e=311Sin100πt （2）I=3.11Sin（100π*1/120）=3.11*1/2=1.55（A） （3）Em=311V E=NΔφ/Δt=2NBSω/π≈198V （4）Δφ/Δt=311/N（Wb/s） 练习2、（多选）交流发电机在 t 时刻产生的电动势为e=Emsinωt，下列措施中一定能使其增大两倍的方法有（ ） A、只使匝数n增大两倍 B、只使磁感应强度B增大两倍 C、只使线圈面积S增大两倍 D、只使时间t增大两倍 E、只使角速度ω增大两倍 ABC 练习3、交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=EmS