3.1.1交变电流 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第三章 交流电 3.1 交变电流 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？ 一、交变电流 t I 0 t I 0 交流电： 大小和方向都随时间做周期性变化 直流电： 方向不随时间变化 大小 不变 变化 （恒定电流） 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 【演示】手摇发电机 思考：发电机为何会产生交流电？ 1. 发电机的结构 线圈旋转过程中只有AB和CD边在做切割磁感线的运动 滑环 电刷 而BC和AD边总是沿磁场方向运动 二、交变电流的产生 思考1：发电机的线圈在转动时，哪几条边在切割磁感线？ 2. 交流电的产生原理 假定线圈沿逆时针方向匀速转动，我们考虑下面几个问题： 思考2：在线圈由甲图转到乙图所示位置的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？CD边中电流向哪个方向流动？ 甲 乙 丙 丁 2. 交流电的产生原理 假定线圈沿逆时针方向匀速转动，我们考虑下面几个问题： 思考3：在线圈由丙图转到丁图所示位置的过程中，AB边中电流方向如何？CD边中电流方向如何？ 甲 乙 丙 丁 2. 交流电的产生原理 假定线圈沿逆时针方向匀速转动，我们考虑下面几个问题： 甲 乙 丙 丁 思考4：转到什么位置时线圈中没有电流？转到什么位置时线圈中的电流最大？ E=0、I=0 磁通量为最大 中性面 × • 电流：B→A→D→C→B × • I 2. 交流电的产生原理 电流： C→D→A→B→C I 磁通量为最小 垂直中性面位置 E、I最大 3. 交变电流的变化情况（定性） E=0、I=0 磁通量为最大 中性面 × • 电流：B→A→D→C→B × • 电流：C→D→A→B→C 甲 乙 丙 丁 戊（甲） i o t 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。 磁通量为最小 中性面的垂面 设线圈从中性面开始转动，角速度是ω，经过时间t，（已知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边切割磁感线的有效速度多大？ AB边中的感应电动势多大？ 线圈中的感应电动势多大？ ⑥若为N匝线圈，则感应电动势多大？ 三、交变电流的变化规律 感应电流方向如何？ 任意时刻t的磁通量： 法拉第电磁感应定律： B A(B) D(C) t=0 θ 中性面 思考：能否通过法拉第电磁感应定律计算线圈在任意时刻的感应电动势？ 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时，所产生的交变电流按照正弦函数的规律变化——正弦式交流电。 感应电动势瞬时表达式（中性面计时）： 感应电动势峰值： 总结规律 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 $