3.1 交变电流 课件 （含实验视频）-2023-2024学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第二册）

3.1 交变电流 家庭用电使用220V交流电 Teaching Analysis 教学分析 演示：观察直流电压和交流电压的波形 Teaching Analysis 教学分析 电流、电压也随时间做周期性变化， 这样的电流叫作交变电流（alternating current，AC），简称交流。 Teaching Analysis 教学分析 方向不随时间变化的电流称为直流(direct current， DC)。电池供给的电流方向不随时间变化，所以属于直流。 Teaching Analysis 教学分析 交变电流经过电子电路的处理，也能变成直流， Teaching Analysis 教学分析 演示：观察交变电流的方向 观察发光二极管的发光情况。实验现象说明了什么？ 教学用发电机能够产生交变电流 Teaching Analysis 教学分析 结论：观察到两个极性不同的二极管交替发光，说明交变电流的方 向不断变化。 Teaching Analysis 教学分析 如图为交流发电机的示意图。装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上；导体做的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷 保持与外电路的连接。 Teaching Analysis 教学分析 1.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? B→A Teaching Analysis 教学分析 2.在线圈由丙图转到丁图所示位置的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？ A→B Teaching Analysis 教学分析 3.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？ ①.甲和丙中φ最大，没有切割磁感线，E=0,i=0 ,此位置称为中性面 ②.乙和丁中φ最小，但磁通量变化率最大，感应电动势最大，电流最大 Teaching Analysis 教学分析 假设电 流从E经过负载流向F的方向记为正，反 之为负，在横坐标轴上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应 的时刻，大致画出感应电流随 时间变化的曲线。 线圈转动时产生的感应电流 Teaching Analysis 教学分析 设t=0时线圈刚好转到中性面(如甲图）位置，此时导线AB的速度方向刚好与磁感线平行，因此感应电动势为0。 Teaching Analysis 教学分析 设线圈旋转的角速度为 ω ，AB和CD的长度为l，AD和BC的长度为d，则经过时间t，线框转过的角度θ=ωt ，如图所示。 线框旋转过程中AB和CD的速度 ， 与磁感线垂直的速度为 Teaching Analysis 教学分析 产生的感应电动势 S表示线框的面积。 设Em=ωBS，可知线框的电动势是随时间按正弦函数规律变化 的，为 式中Em是常数，表示电动势可能达到的最大值。 对于单匝线圈，Em=ωBS；如果线圈匝数为N，则Em=NωBS。 Teaching Analysis 教学分析 以当负载为电灯等纯电阻用电器时，负载两端的电压u、 流过的电流i，也按正弦规律变化，即 式中Um和im分别是电压和电流的最大值，也叫峰值，而e、u、i则是相应的物理量的瞬时值。 这种按正 弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流。电力系统中应用的大多是正弦式电流。 Teaching Analysis 教学分析 正弦式交变电流电动 势e、电流i和电压u随时间变化的图像。 正弦式电流是最简单、最基本的交变电流。 Teaching Analysis 教学分析 几种交变电流的波形 家庭电路中的 正弦式电流 示波器中的锯 齿形扫描电压 电子电路中的 矩形脉冲 Teaching Analysis 教学分析 线圈 (通常叫作电枢）转动，磁极不动 的发电机，叫作旋转电枢式发电机。如果磁极转动，电枢不动，这种发电机叫作旋转磁极式发电机。不论哪种发电机，转动的部分都叫转子， 不动的部分都叫定子。 Teaching Analysis 教学分析 旋转电枢式发电机转子产生的电流，如果电压很高，可 能发生火花放电，所以产生的 感应电动势也不能很高，输出的电压一般不超过500V。 旋转磁极式发电机能够产生几 千伏到几万伏的电压，输出功率可达几百兆瓦。所以，大 多数发电机是旋转磁极式的。 Teaching Analysis 教学分析 发电机的转子由蒸汽轮机、水轮机等带动。 蒸汽轮机、水轮机等将机械能传递给发电机，发电机将机械能转化为电能，输送给外电路。 Teaching Analysis 教学分析 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.32 Lavf58.29.100 Bilibili VXC