第一节 认识交变电流（教学课件）物理粤教版选择性必修第二册

3.1认识交变电流 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。 4．交变电流的产生 比较内容 中性面 中性面的垂直面 位置 线圈平面与磁场垂直 线圈平面与磁场平行 图示 磁通量 最大 零 磁通量变化率 零 最大 感应电动势 零 最大 感应电流 零 最大 电流方向 改变 不变 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．瞬时值的推导 若线圈平面从中性面开始转动，如图所示。则经时间t： (1)线圈转过的角度为ωt。 (2)ab边的线速度跟磁感线方向的夹角θ＝ωt。 (3)ab边转动的线速度为v＝ω。 (4)ab边产生的感应电动势为eab＝BLabv sin θ＝sin ωt。 (5)整个线圈产生的感应电动势为e＝2eab＝BSωsin ωt，若线圈为N匝，e＝NBSωsin ωt。 (6)若线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧姆定律得i＝＝sin ωt，即i＝Imsin ωt，R两端的电压可记为u＝Umsin ωt。 3．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。 课堂练习 一、填空题 1、交流发电机线圈经过中性面时，磁通量最____，此时线圈中____电流； 2、交流发电机线圈经过中性面时，电流方向_____改变； 3、交流发电机线圈转动一周，线圈中电流方向改变____次； 4、交流发电机线圈经过与中性面垂直的位置时，线圈中电流最____。 二、选择题 2、如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，当线圈转到图乙所示位置时，下列说法正确的是（       ） A．线圈中无电流 B．电流方向将发生改变 C．线圈中的电流最大 D．穿过线圈磁通量的变化率为0 3、(多)下列各图中，表示交变电流的是 4、(单)下图中哪些情况线圈中不能产生交流电 5、(单)一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时 A．线圈平面与磁感线方向平行 B．通过线圈的磁通量达到最大值 C．通过线圈的磁通量变化率达到最大值 D．线圈中的电动势达到最大值 6、(多)矩形线框绕垂直于匀强磁场且沿线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是 A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大 B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零 C．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次 D．线框经过中性面时，各边不切割磁感线 7、如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100 匝，线圈总电阻为1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝ T，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时，求： (1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势 的瞬时值表达式； (2)线圈转过 s时电动势的瞬时值； 课后练习 1．(多选)如图所示，其中的线圈能产生交流的是(　　) A　　　　B　　　　C　　　　D 2．下列各种叙述正确的是(　　) A．线框平面和磁感线平行时即为中性面 B．线框平面与磁感线垂直时，磁通量最大，感应电动势最大 C．线框平面与磁感线平行时，磁通量为零，感应电动势最大 D．线框匀速转动，各时刻线速度一样大，各时刻产生的感应电动势一样大 3．(多选)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动产生交变电流。穿过线圈平面的磁通量Φ与产生的感应电动势e的大小关系正确的是(　　) A．Φ最大，e最大　　 B．Φ最小，e最小 C．Φ最大，e最小　 D．Φ最小，e最大 4．如图所示为交流发电机示意图，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，用导体做的两个电刷E、F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，下列判断正确的是(　　) A．当线圈平面转到