3.1交变电流 课件-2024-2025学年高二下学期物理教科版（2019）选择性必修第二册

3.1交变电流 自我精进 勇毅担当 “自主化、情境化“展学课堂实践 “展学式”课堂教学实践 导标 “自主化、情境化“展学课堂实践 1.知道交变电流、恒定电流的概念 2.知道交变电流的原理，会用公式描述正弦交流电 3.知道发电机和电动机中的能量转化情况 “展学式”课堂教学实践 导标 “展学式”课堂教学实践 学标1：交变电流 3、恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流叫恒定电流。 1、交变电流（AC）：大小和方向随时间周期性变化的电流，简称交流电。 注：交、直流电的本质区别是电流方向是否改变 2、直流电流（DC）：方向不随时间变化的电流,简称直流电。 “展学式”课堂教学实践 学标1：自感 观察下列几个电流与时间的图象,判断哪些是交变电流 i t 0 (2) i t 0 (1) i t 0 (3) i 0 t (4) i 0 t (5) （1）（2）（5） “展学式”课堂教学实践 学标1：自感 (1)正弦交流电 (2)示波器中的锯齿波扫描电压 (3)电子计算机中的矩形脉冲 (4)激光通信中的尖脉冲 交变电流的种类 “展学式”课堂教学实践 学标2：正弦交流电的产生 ①何时磁通量最大？何时磁通量最小？ ②何时电动势最大？何时电动势最小？ ③线圈中的电流大小和方向如何变化？ 在(a)、(c)、(e)位置，磁通量最大；在(b)、(d)位置，磁通量最小 在(b)、(d)位置，电动势最大；在 (a)、(c)、(e)位置，电动势最小 “展学式”课堂教学实践 为了能更方便地说明第③个问题，我们将立体图转化为平面图来分析 学标2：正弦交流电的产生 “展学式”课堂教学实践 (甲) a b c d 2、过程分析 学标2：正弦交流电的产生 思考:在这个位置磁通量是多大? 电动势是零 此时线圈所在的平面叫做中性面 垂直磁场方向的平面叫做中性面。 Φ 最大 E=0 I=0 (V// B ) B⊥S “展学式”课堂教学实践 (乙) a c b d 学标2：正弦交流电的产生 2、过程分析 B∥ S Φ=0 E最大 I 最大 感应电流方向 b到a 线圈与磁场平行时，Φ最小，但线圈中的电动势最大 B⊥V “展学式”课堂教学实践 (丙) a b c d 学标2：正弦交流电的产生 2、过程分析 B⊥S Φ最大 E=0 I=0 中性面 B // V (丁) B∥ S Φ=0 E、I最大 感应电流方向b到a V⊥B “展学式”课堂教学实践 a. 磁通量Φ为0 b. E最大，磁通量的变化率ΔΦ/Δt最大 （1）（甲）（丙）中性面（线圈与磁感线垂直的平面） （2）（乙）（丁）最大值面（线圈垂直中性面） a. 磁通量Φ最大 b. E＝0，磁通量的变化率ΔΦ/Δt为零 c. 当线圈转至中性面时，电流方向发生改变 d. 线圈转动一周，经过两次中性面，电流方向改变两次 学标2：正弦交流电的产生 特点： 特点： 总结 “展学式”课堂教学实践 验标2：正弦交流电的产生 “展学式”课堂教学实践 图示为演示交变电流的装置图,关于这个实验,下列说法正确的是(　　)。 A.线圈每转动一周,电流方向改变1次 B.图示位置为中性面,线圈中无感应电流 C.线圈处于图示位置时,ab边的感应电流方向为a→b D.线圈平面与磁场方向平行时,磁通量变化率为零 C 验标2：正弦交流电的产生 “展学式”课堂教学实践 学标3：交变电流的变化规律 设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω．经过时间t，AB、CD宽L1，AD、BC长L2 ，磁感应强度是B B v A(B) D(C) t=0 θ v11 v⊥ 中性面 线圈与中性面的夹角是多少？ AB边的速度多大？ AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？ AB边中的感应电动势多大？ 线圈中的感应电动势多大？ “展学式”课堂教学实践 以线圈经过中性面开始计时，在时刻t 线圈中的感应电动势（AB 和CD 边切割磁感线 ） 令 e 为电动势在时刻t 的瞬时值， Em为电动势的最大值（峰值）． 若为N匝线圈 Em＝NBSω＝ N Фm ω 学标3：交变电流的变化规律 “展学式”课堂教学实践 学标3：交变电流的变化规律 （1）电动势按正弦规律变化 （2）电流按正弦规律变化 （3）电路上的电压按正弦规律变化 电流　　　　　　　 通过R 时： 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时 “展学式”课堂教学实践 （4）图像 按余弦规律变化 想一想：磁通量是按什么规律变化的？ 学标3：交变电流的变化规律 “展学式”课堂教学实践 2、从中性面的垂面开始计时： （2）经过中性面垂面时电动势最大 （1）电动势按余弦规律变化 （3）电流按余弦规律变化 学标3：交变电流的变化规律 “展学式”课堂教学实践 （4）图像 磁通量按正弦规律变化 学标3：交变电流的变化规律 “展学式”课堂教学实践 变化规律：(t＝0时，线圈在中性面位置)如下表 学标3：交变电流的变化规律 “展学式”课堂教学实践 验标3：交变电流的变化规律 “展学式”课堂教学实践 验标3：交变电流的变化规律 “展学式”课堂教学实践 验标3：交变电流的变化规律 “展学式”课堂教学实践 1、交流发电机基本组成部分。 电枢：产生感应电动势的线圈；磁体：产生磁场的磁体 2、交流发电机的种类 基本类型 特点 转子 定子 旋转电枢式 旋转磁极式 磁极转动，电枢不动 电枢转动，磁极不动 线圈 磁极 磁极 线圈 （一）发电机 学标4：发电机与电动机中的能量转化 “展学式”课堂教学实践 3、能量转化：把机械能转化为电能 4、发电方式:火力发电、水力发电、风力发电、太阳能发电、核能发电等。 （二）电动机 1、能量转化:将电能转化为机械能 2、优点:高效易控、清洁无污染等。 学标4：发电机与电动机中的能量转化 “展学式”课堂教学实践 学标4：发电机与电动机中的能量转化 “展学式”课堂教学实践 学标4：发电机与电动机中的能量转化 “展学式”课堂教学实践 学标4：发电机与电动机中的能量转化 “展学式”课堂教学实践 课堂小结 1、电流分类 交流与直流的本质在于电流方向是否变化 2、正弦式交变电流的变化规律 e＝Em sinωt Em＝NBSω＝ N Фm ω 3、两个特殊面：中性面、中性面垂面 “展学式”课堂教学实践 Lavf57.83.100 $$