第三章 第一节 交变电流-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修2同步课堂高效讲义配套课件（人教版）

物理 选择性必修第二册（人教） 第三章 第一节 交变电流 预习新知，落实必备知识 导学第一步 周期性 方向 匀强 垂直 匀速 垂直 最大 零 两 零 最大 Emsinωt Umsinωt Imsinωt 正弦 线圈 磁体 × × √ × × √ 课堂探究，培优关键能力 导学第二步 课下培优巩固练（十） 课标要求 核心素养 通过实验，认识交变电流。 1.物理观念：知道交变电流、直流的概念；知道交变电流的峰值、瞬时值的含义。 2.科学思维：掌握交变电流的产生和变 化规律。 3.科学态度与责任：体会交变电流在生 产生活中的应用。 一、交变电流 1．交变电流：大小和方向都随时间做 变化的电流叫作交变电流，简称交流。 2．直流： 不随时间变化的电流称为直流。 二、交变电流的产生 1．正弦式交变电流的产生：将闭合矩形线圈置于 磁场中，并绕 磁场方向的轴 转动，如图所示。 2．两个特殊位置 (1)中性面：与磁感线 的平面。(S⊥B位置，如上图中的甲、丙) ①线圈处于中性面位置时，穿过线圈的Φ ，但线圈中的感应电流为 。 ②线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流的方向都要改变，线圈转动一周，感应电流的方向改变 次。 (2)垂直于中性面位置(S∥B位置，如上图中的乙、丁)此时穿过线圈的Φ为 ，电流 。 三、交变电流的变化规律 1．瞬时值表达式：从中性面开始计时，电动势，e＝ ，电压u＝ ， 电流i＝ 。 2．峰值：表达式中的Em、Um、Im分别为电动势、电压和电流可能达到的最大值，叫作峰值。 3．正弦式交变电流：按 规律变化的交变电流，简称正弦式电流。 四、交流发电机 1．基本组成：由产生感应电动势的 (通常叫作电枢)和产生磁场的 组成。 2.分类：旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机。 【概念辨析·试身手】 (1)交变电流的大小一定随时间变化。( ) (2)大小和方向都不随时间变化的电流才是直流电。( ) (3)交变电流的大小可以不变，但方向一定随时间周期性变化。( ) (4)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流。( ) (5)线圈在通过中性面时磁通量最大，电流也最大。( ) (6)线圈在通过中性面时电流的方向发生改变。( ) 要点一 | 交变电流的产生 【要点培优】 1．两个特殊位置的特点 项目 内容 图示 概念 中性面位置 与中性面垂直的位置 项目 内容 特点 B⊥S B∥S Φ＝BS，最大 Φ＝0，最小 e＝n＝0，最小 e＝n＝nBSω，最大 感应电流为零，方向改变 感应电流最大，方向不变 2.正弦交变电流的产生条件 (1)匀强磁场。 (2)线圈匀速转动。 (3)线圈的转轴垂直于磁场方向。 [思考·探究] 1.如图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。 探究：此位置是什么位置，磁通量最大还是最小？是否有感应电动势？ 提示：中性面　磁通量最大　无感应电动势 2．图甲所示是目前市面上流行的手摇手机充电器，它体型小，携带方便，可以在紧急状态下给手机临时充电。若某人摇动手柄给手机充电时，其内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动。 探究：当线圈转到图乙所示位置时， 穿过线圈的磁通量是最大还是最小？穿过线圈磁通量的变化率最大还是最小？线圈中的电流是最大还是最小？ 提示：最小　最大　最大 【应用培优】 [例1] 在匀强磁场中，一个闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量Φ随时间t的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　 ) A．t＝0.5 s时线圈中电流方向将要改变 B．t＝1.0 s时线圈平面平行于磁感线 C．t＝1.5 s时线圈中感应电流为0 D．t＝2.0 s时线圈中的感应电动势为0 解析：选D。在0.5 s时刻，穿过线圈的磁通量为0，此时线圈平面与磁感线平行，若电流发生改变，则线圈平面应处于中性面位置处，A错误；在1.0 s时刻，穿过线圈平面的磁通量最大，线圈平面垂直于磁感线，处于中性面位置处，B错误；在1.5 s时刻，穿过线圈平面的磁通量为0，此时线圈平面与磁感线平行，感应电流最大，C错误；在2.0 s时刻，穿过线圈平面的磁通量最大，此时线圈平面垂直于磁感线，处于中性面位置处，感应电动势为0，D正确。 [训练] 1．(多选)如图所示，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，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～ eq \f(π,2ω) 这段时间内(　　 ) A．线圈中的感应电流一直在减小 B