(讲义)第3章 第1节 认识交变电流-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(粤教版2019)

第一节　认识交变电流 1．观察交变电流的图像，理解交变电流和直流的概念。 2．理解交变电流的产生过程，会分析电动势和电流方向的变化规律。 3．知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义。 4．知道交流发电机的构造。 知识点一　交变电流 1．恒定电流：大小和方向都不随时间改变的电流，简称直流(DC)。 2．交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流，简称交流(AC)。 3．波形图：电流或电压随时间变化的图像。 4．日常生活和生产中所使用的交变电流是按正弦规律变化的交变电流。 知识点二　交变电流的产生 1．交流发电机的基本结构：线圈、磁极、滑环及电刷。 2．过程分析 3．中性面 (1)定义：线圈平面与磁感线垂直时的位置。 (2)特点：①穿过线圈的Φ最大，但线圈中的感应电流为零；②线圈平面每经过一次中性面，感应电流方向就改变一次。 知识点三　交变电流的变化规律 1．正弦式交变电流 定义：按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式交流电。 2．瞬时值表达式 从中性面开始计时， 瞬时电动势：e＝Emsin ωt 瞬时电压：u＝Umsin ωt 瞬时电流：i＝Imsin ωt 注：表达式中Em、Um、Im分别是电动势、电压、电流的峰值，而e、u、i则是这几个量的瞬时值。 3．几种不同类型的交变电流 1．思考判断(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)交变电流是方向随时间作周期性变化的电流。 (√) (2)只有按正弦规律变化的电流才是交变电流。 (×) (3)交流电源没有正、负极之分。 (√) (4)只要闭合线圈在磁场中转动就会产生交变电流。 (×) (5)交变电流是矩形线圈绕平行于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动产生的电流。 (×) 2．(多选)如图所示图像中属于交变电流的有(　　) A　　　B　　　　C　　　　D ABC　[交变电流是大小、方向都随时间做周期性变化的电流，所以A、B、C正确；D仅是电流的大小发生变化而方向不变，故不属于交变电流。] 3．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是(　　) A．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 B．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变 C．线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势方向都要改变一次 D．线圈转动一周，感应电流和感应电动势方向都要改变一次 C　[当线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时，线圈平面每经过中性面一次，感应电流与感应电动势方向均改变一次，转动一周，感应电流与感应电动势方向改变两次。故只有C正确。] (1)探究交变电流的特点如图所示，把电流表接入到模型发电机的输出端，摇动发电机的手柄，观察电流表的指针摆动情况是怎样的？电流表指针的摆动情况说明什么问题？ 提示：随着线圈的转动，电流表的指针不停地在“0”刻度线两侧左右摆动，说明手摇发电机产生的电流大小、方向都处于变化中。 (2)如图所示，此位置磁通量为多少？是否有感应电流？如果有，判断感应电流的方向。 提示：此位置磁通量为0，有感应电流，且感应电流最大，方向为abcd。 　交流与直流 1．直流、交流、恒定电流的特点 (1)电流分类：按电流的方向是否变化分直流和交流两种，方向不变的电流称为直流，方向变化的电流称为交流。 (2)直流分类：分为恒定电流和脉动直流，其中大小、方向都不随时间改变的电流叫恒定电流，方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉动直流。 (3)交流分类：按交流电图像特点分正弦(或余弦)式交变电流、矩形波交变电流、锯形波交变电流等。 2．交流与直流的本质区别 (1)交变电流的大小不一定变化，如矩形波交变电流，其大小可以是不变的；直流的大小不一定不变。 (2)交变电流与直流的最大区别在于交变电流的方向发生周期性变化，而直流的方向不变。 【典例1】　对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图像，下列描述正确的是(　　) A．电流的大小变化，方向也变化，是交流电 B．电流的大小变化，方向不变，不是交流电 C．电流的大小不变，方向不变，是直流电 D．以上说法都不正确 B　[由i-t图像可知，电流的大小变化，但电流方向一直为正，故电流方向不变，根据交变电流、直流的定义可知，该电流是直流，B正确。] 识别交变电流的两点技巧 (1)只要电流的方向发生周期性变化即为交变电流。 (2)在i-t或u-t图中，正负表示方向，在读图时不仅要注意图像中的坐标原点是否为0，还要观察i(u)的值有无正负变化。 [跟进训练] 1．下列各图中不属于交变电流的是(　　) 　 A　　　　　　　B 　 C　　　　　　　D A　[B、C、D中i的方向均做周期性变化，故它们属于交流，A中i的大小变化而方向不变，属于直流。] 　交变电流的产生 比较