13.1交变电流（电流的分类、交变电流的产生、交变电流的变化规律） 导学案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

3.1 交变电流 一、电流的分类 1．交变电流： 和 随时间做周期性变化的电流叫作 电流，简称交流． 2．直流：方向不随时间变化的电流称为 ． 3．恒定电流属于 ，电池供给的电流属于 ． 4．判断以下是交流电的有 ． 2、 交变电流的产生 交流发电机的线圈（面积S）在匀强磁场（磁感应强度B）中转动时，转轴与磁场方向垂直，转动角速度为ω。 图示位置磁通量 图示位置线框切割磁感线的边 感应电流方向 感应电流大小 思考1：哪个位置感应电流最大？哪个位置感应电流为0？ 思考2：哪个位置感应电流方向发生改变？ 三、交变电流的变化规律 1．中性面 (1)中性面：与 垂直的平面． (2)当线圈平面位于中性面时，线圈中的 最大，线圈中的电流为 ，电流的 发生改变。 2． 正弦式交变电流的变化规律 设线圈转动角速度为ω，AB和CD的长度为l，AD和BC的长度为d。 ①t=0时，线圈转到中性面位置； ②任意时刻t，线圈转过的角度为： ； ③切割磁感线的边为： ，其速度为 ，与磁感线垂直的速度为 。 ④线框上产生的感应电动势为： 。 【结论】从中性面开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式：e＝ ，Em叫作电动势的 ，Em＝ . 【补充】从中性面的垂面开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式：e＝ 。 3． 正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫作 交变电流，简称正弦式电流． 4． 正弦式交变电流的产生条件： (1)“二匀一垂直”： (2)“两无关”： 5．正弦式交变电流和电压 电流表达式i＝ ，电压表达式u＝ .其中Im、Um分别是电流和电压的最大值，也叫 ． 【总结】从两个特殊位置开始计时瞬时值的表达式（线圈为N匝） 从中性面位置开始计时 从与中性面垂直的位置开始计时 磁通量 感应电动势 电流 电压 四、交流发电机 1．主要构造： 和 ． 2．分类： (1)旋转电枢式发电机： 转动， 不动． (2)旋转磁极式发电机： 转动， 不动． 考点一：交变电流与直流的区别 【例1】对于如图所示的电流i随时间t作周期性变化的图象，下列说法中正确的是（　　） A．电流大小变化，方向不变，是直流电 B．电流大小、方向都变化，是交流电 C．电流最大值为0.2A，周期为0.02s D．电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电 考点二：交流发电机原理和示意图 【例2】关于交流发电机和直流电动机，下列说法正确的是（　　） A．电动机是利用电磁感应现象制成的，工作时把机械能转化为电能 B．电动机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把电能转化为机械能 C．发电机是利用电磁感应现象制成的，工作时把电能转化为机械能 D．发电机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把机械能转化为电能 【例3】如图所示，把小灯泡与教学用发电机相连接。转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动，小灯泡发光。下列说法正确的是（　　） A．线圈转动的快慢程度不会影响小灯泡的亮度 B．线圈转动过程中，通过小灯泡的电流大小不随时间变化 C．线圈每转动一周，通过小灯泡的电流方向改变一次 D．当线圈平面转到中性面时，通过线圈的磁通量变化率最小 考点三：交变电流的产生 【例4】如图所示，哪种情况线圈中不能产生交变电流 (　　) 考点四：交变电流的变化规律 【例5】如图为电动机模型，左侧为N极右侧为S极。电动机线框通过换向器连入电路中，线框abcd的面积为S，匝数为n，匀强磁