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

第三章 交变电流 第1节 交变电流 一、电流的分类 １.直流电：方向不随时间变化的电流叫做直流电，简称直流（DC）。 （若大小也不变，称为恒定电流） 【即学即用】下图中属于交流电的是( 　C 　 ) ２.交流电：方向随时间做周期性变化的电流叫做交流电，简称交流（AC）。 1. 交流发电机的基本构造 ①. 定子：不动的部分叫定子--磁极 二、交变电流的产生 ②. 转子：转动的部分叫转子--电枢 ③. 滑环：K、L ④. 电刷：E、F 1.(多选)如图所示，线圈中产生了正弦式交变电流的是(均匀速转动) √ √ √ 二、交变电流的产生 线圈旋转过程中只有AB 和CD 边在做切割磁感线的运动。（只有AB 和CD 产生感应电动势 ） 问1.线圈转动时，哪几条边在切割磁感线？ 2. 电流的方向 甲 乙 丙 丁 甲 ① 线圈转动一周，电流方向改变几次？ ② 线圈经过哪个面时，电流方向发生改变？ 中性面——把垂直于 磁场方向的平面B⊥S 2.交流发电机发电示意图如图所示，线圈转动过程中，下列说法正确的是 A．转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大 B．转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零 C．转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大 D．转到图丁位置时，AB边感应电流方向为A→B √ 线圈处在磁感应强度是B 的匀强磁场中，AB、CD宽l，AD、BC长d ，线圈平面从中性面沿逆时针方向开始转动，角速度是ω．经过时间t，推导此时线圈中产生瞬时感应电动势. B v A(B) D(C) t=0 θ 1.线圈与中性面的夹角是多少？ 2.AB边的速度多大？ 3.AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？ θ 三、交变电流的变化规律 4.AB边中的感应电动势多大？ 5.线圈中的感应电动势多大？ B v A(B) D(C) t=0 θ θ AB、CD等效为两个串联的电源 v11 v⊥ N匝时感应电动势的最大值为 S为线框的面积，N为线圈的匝数 线框的的电动势的变化规律为 交流发动机与电阻连接 负载（电阻）的电压与电流的变化规律 设发电机的内阻为r，负载电阻的阻值为R，则通过负载的电流和两端的电压为： 峰值：Em、Im和Um 分别是电动势、负载的电流和电压最大值 瞬时值：e 、i、和u 分别是电动势、负载的电流和电压的瞬时值 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. Em e O t i O t u O t Im Um 正弦式交变电流 演 示 正弦式电流是最简单、最基本的交变电流。电力系统中应用的大多是正弦式电流。在电子技术中也常遇到其他形式的交流。 其他形式的交流电 几种常见交变电流的波形 3.下列各图中面积均为S的单匝线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，从图示位置开始计时能产生正弦式交变电动势e＝BSωsin ωt的图是 √ 4.(多选)一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动。线圈中的感应电动势e随时间t变化的规律如图所示，则下列说法正确的是 A．图中是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的 B．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零 C．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零 D．感应电动势e的方向变化时，穿过线圈的磁通量最大 √ √ √ 5.线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图像可推断 A．在B、D时刻穿过线圈的磁通量最大 B．在A、C时刻线圈处于中性面位置C． 从A时刻到D时刻线圈转过的角度为π D．若从O时刻到D时刻经过0.02 s，则在 1 s内交变电流的方向改变50次 √ 若线圈从中性面的垂面（峰值面）开始计时，在t 时刻线圈中的感应电动势是多少？ B v A(B) D(C) 中性面 ωt t = 0 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. 三、交变电流的变化规律—推论 线圈在中性面时的特点 ① 线圈平面与磁场垂直(B⊥S)，速度方向与磁场方向平行(B//v) ② 磁通量: ③ 感应电动势: ⑤ 感应电流: ④ 磁通量的变化率: Φ=BS 最大 E=0 ∆Φ/∆t= 0 I=0 1. 中性面: 垂直于磁场方向的平面B⊥S 四、交变电流中的“两面”特点 2. 峰值面：与中性面垂直的面 ① 线圈平面与磁场平行(B//S)，速度方向与磁场方向垂直(B⊥v ) ② 磁通量: ③ 感应电动势: ⑤ 感应电流: ④ 磁通量的变化率: Φ=0 E=BLv 最大 ∆Φ/∆t 最大 I最大 线圈在峰值面时的特点： 说明：无论