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

物理选择性必修二 第三章 交变电流 3.1交变电流 一.电流种类 交流电（AC）：电流大小、方向随时间周期性变化 直流电（DC）：电流方向不随时间周期性变化 图像： I t 直流（恒定） I t 直流 I t 交流 I t 交流 二.交变电流的产生：线圈在匀强磁场绕垂直磁场的轴匀速转动 L1 L2 如图以线圈经过中性面开始计时,发电机转子导线框共有N匝，线框长ab为L1，宽ad为L2，转子的转动角速度为ω, 磁极间的磁感应强度为B。 试导出发电机的瞬时电动势e的表达式。 三、交变电流的变化规律 线圈从中性面开始转动，如右图所示，则经过时间t： 1.线圈转过的角度： 2.ab边的线速度跟磁感线方向的夹角： 3.ab边转动的线速度大小： 4.ab边产生的感应电动势（设线圈面积为S）： 5.整个线圈产生的感应电动势： 6.若线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，则闭合回路中的电流i是多少？ 7.R两端的电压呢？ 三、交变电流的变化规律 三、交变电流的变化规律 这种按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流。 从两个特殊位置开始计时瞬时值的表达式 e o em T/4 2T/4 3T/4 T π/2 π 3π/2 2π ωt t (以线圈在中性面位置开始计时) 四、交变电流的图像 四、交变电流的图像 互余 (以线圈在中性面位置开始计时) (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 五、交变电流的种类 1、构造 2、种类 ①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢） ②用来产生磁场的磁极 ①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动） ②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动） 无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子 六、交流发电机 1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 3、交变电流的变化规律： （1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。 （2）大小变化规律-------按正弦规律变化： e=Emsinωt Em=NBSω叫电动势的最大值 i=Imsinωt Im=Em/R叫电流的最大值 u=Umsinωt Um=ImR叫电压的最大值 小结 2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 例2、闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min，若线圈平面转至与磁场平行时的电动势为2 V，求从中性面开始计时， (1)产生的交流电动势的表达式； (2)电动势的峰值； (3)从中性面起经 s，交流电动势的大小。 例3、如图, 线圈的面积2×103cm2，共100匝。处在B=0.5T的匀强磁场中，以100πrad/s的角速度匀速转动，已知线圈电阻为1Ω，外接电阻为9Ω。以图示位置为计时零点，写出电流的表达式。 例3、如图所示,交流发电机的矩形线圈边长ab=cd=0.4 m,ad=bc=0.2m,线圈匝数N=100,电阻r=1Ω,线圈在磁感强度为0.2T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以=100πrad/s的角速度匀速转动,外接电阻R=9Ω,以图示时刻开始计时,则 A.电动势瞬时值为160πsin100π V B.t=0时线圈中磁通量变化率最大 C.t=0.5 s时线圈中感应电动势最大 D.t=0时线圈中磁通量为零 1．如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平时 (　　) A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流 B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势 C．线圈绕P1和P2转动时产生的电流均为正弦式交变电流，在图示位置电流的方向相同，都是a→b→c→d D．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力 解析：只要线圈绕垂直于磁感线的轴转动，在其他量相同时，产生的电动势与转轴的位置无关，故A对、B错；根据楞次定律，线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→d→c→b，C错；绕两轴转动时，在同一位置的瞬时电流相同，同一边受到的安培力也相同，D错。 求解交变电流的瞬时值问题的答题模型 $$