3.1 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

3.1 交变电流 在显示屏上显示的电压（或电流）随时间变化的图像，在电工技术和电子技术中常常叫作波形图。 P49 P50 在电力系统中，从发电到输配电，用的都是交变电流。在无线电电子设备中的各种电信号，大多数也是交变电流信号。 P51 交变电流经过电子电路的处理，也能变成直流。如学生电源、手机充电器等。 下列属于交变电流的是________；属于直流的是________.交变电流与直流的本质区别是_________________. 思考与讨论 (1)(2)(6) (3)(4)(5) 电流方向是否改变 0 i t 恒定直流 0 i t 脉动直流电 K A F E L D C B 交流发电机的基本构造 近似为匀强磁场 滑环K、L 电刷E、F 线圈平面 磁感线，AB、CD边的速度方向与磁感线 ，线圈 感应电动势. 平行 不产生 垂直于 线圈逆时针转过90°，线圈平面与磁感线 、AB、CD边都垂直切割磁感线，这时感应电动势 ，线圈中的感应电流也 ，感应电流方向为 . 平行 最大 最大 D→C→B→A 交变电流的产生过程分析 K F E L K F E L A(B) D(C) A(B) D(C) 当线圈再转过90°时，线圈平面又 于磁感线，线圈 感应电势. 垂直 不产生 当线圈再转过90°时，AB、CD边的瞬时速度方向跟线圈经过乙图位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在乙图位置时相反，感应电流方向为 . A→B→C→D K F E L K F E L A(B) D(C) A(B) D(C) 电流方向具有周期性变化的特点 中性面位置(S⊥B，图甲丙)： Φ最大， 为0，e为0，i为0 线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转一圈电流方向改变两次. K F E L K F E L K F E L K F E L 垂直中性面位置(S∥B，图乙丁) Φ为0， 最大，e最大，i最大 P51 (多选)下图中，哪些线圈中产生了交变电流 √ √ √ 由交变电流的产生条件可知，转动轴必须垂直于磁感线，但对线圈的形状及转动轴的位置没有特别要求，故选B、C、D. 导练 (3) ab边转动的线速度是多大？ (1)线圈转过的角度是多少？ (2) ab边的线速度方向与磁感线方向夹角是多大？ 线圈从中性面开始以ω匀速转动，经时间t，ab长度为Lab，ad长度为Lad，磁感应强度B，则： (4) ab边产生的感应电动势多大？ (5)整个线圈产生的感应电动势多大？ =BSωsin ωt (6)N匝线圈产生的感应电动势多大？ P52 最大值Em由N、B、ω和S决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关. 如图，如果N、B、ω、S均相同，则感应电动势的峰值均相同. 感应电动势： 发电机的电动势按正弦规律变化，所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 u＝Umsin ωt i＝Imsin ωt Um和Im是电压和电流的最大值，也叫峰值 e、u、i 则是相应物理量的瞬时值 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. P52 Im＝ Um＝ImR 正弦式电流是最简单、最基本的交变电流 P52 正弦式交变电流的图像： (中性面开始计时) B v A(B) D(C) ωt t = 0 以垂直于中性面为计时起点，则 e＝Emcos ωt u＝Umcos ωt i＝Imcos ωt v‖ v⊥ ωt 另一种推导方式： 说明：物理学中，正弦交变电流与余弦交变电流(本质规律都相同) 统称为正弦式交流电 在电子技术中也常遇到其他形式的交流，如图乙、丙所示。 线圈（叫电枢） →产生感应电动势 磁极 →产生磁场 2.发电机的构造 3.基本种类 旋转电枢式 →电枢动，磁极不动 旋转磁极式 →磁极动，电枢不动 说明　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. 缺点：电压高会火花放电、电枢无法做大 优点：高电压、高功率输出 1.工作原理：交流发电机的工作原理基于法拉第电磁感应定律. P52-53：交流发电机 三峡电站一台正在吊装的发电机转子 4.发电机的能量转换 发电机转子一般由蒸汽轮机、水轮机等带动，