3.1 交变电流 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

第三章 交变电流 1.交变电流 教学目标 CONTENT 01 02 03 掌握正弦交流电及交流发电机 掌握交变电流的变化规律 理解交变电流的定义和产生原理 2 新课引入 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? 交变电流 一 知能提升 1.交变电流(AC):　大小和方向    随时间做周期性变化的电流,简称交流。 2.直流(DC):　方向    不随时间变化的电流。 交变电压随时间变化的图像 3.交变电流经过电子电路的处理，能变成直流。 学生电源能把交流变成直流 充电器能把交流变成低压直流 实验演示： 观察交变电流的方向 说明：教学用发电机发出的方向作周期性变化的电流，也就是交流电。 观察与思考： 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动。 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? 4、大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E经过负载流向F的电流记为正，反之为负。在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。 B⊥S Φ最大 E=0 I=0 中性面 垂直磁场方向的平面叫做中性面. 线圈经过中性面时，Φ最大，但线圈中的电动势为零. 将立体图转化为平面图 过程分析： B B∥S Φ=0 E最大 I最大 感应电流方向B到A 线圈与磁场平行时，Φ最小，但线圈中的电动势最大. A(B) D(C) 垂直中性面 B⊥S Φ最大 E=0 I=0 中性面 B∥S Φ=0 E、I最大 感应电流方向C到D v // B v⊥B 交变电流的产生 二 知能提升 1.中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置。 2.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，线圈中的电动势为零。 4.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。 3.线圈经过垂直中性面时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，线圈中的电动势为最大。 e o T/4 2T/4 3T/4 T π/2 π 3π/2 2π ωt t a b c d K L A B a b c d K L A B a b c d k L A B a b c d k L A B a b c d k L A B Em 交变电流的变化规律 三 如图所示，线圈平面绕bc边的中点从中性面开始转动，角速度为ω.ab和cd长为l，ad和bc长为d. 经过时间t，线圈转过的角度θ=ωt ab与cd的速度v=ω 与磁感线垂直的速度为vsin θ= ωsin ωt vsin θ vsin θ ab与cd切割产生电动势叠加，根据动生电动势公式：e=2Blvsin θ= ωBldsin ωt= ωBSsin ωt 若线框有N匝： e=NωBSsin ωt 设： Em=NωBS e=Emsin ωt 知能提升 1.电动势按正弦规律变化： e=Emsin ωt 2.电流按正弦规律变化： i=Imsin ωt 3.电路上的电压按正弦规律变化: u=Umsin ωt 电流i=Imsin ωt通过R时：u=iR,Um=ImR 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时. Em 、 Im、Um分别是电动势、电流和电压的最大值，也叫峰值. B 4. 正弦交流电 t 0 Em -Em i t 0 Im -Im (1)正弦交流电 (2)示波器中的锯齿波扫描电压 (3)电子计算机中的矩形脉冲 (4)激光通信中的尖脉冲 5. 正弦交流电是最简单最基本的交变电流。电力系统中应用的大多是正弦式电流，在电子技术中也常遇到其他形式的交流，如乙丙丁 用示波器观察几种交变电流的波形图 交流发电机结构 交流发电机 四 知能提升 1.构造： ①产生感应电动势的线圈. ②产生磁场的磁体. 2.分类： ①旋转电枢式发电机：电枢转动，磁极不动. ②旋转磁极式发电机：磁极转动，电枢不动. ③转动的部分叫转子，不动的部分叫定子. 典例精析 例1：线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如图所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是(　　) A．磁通量和感应电动势都在变大 B．磁通量和感应电动势都在变小 C．磁通量在变小，感应电动势在变大 D．磁通量在变大，感应电动势在变小 解析：由题图可知，Φ＝Φmcos θ，e＝Emsin θ，所以磁通量变大，感应电动势变小． D 例2：一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法中正确的是(　　) A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝