3.1 交变电流 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第 节 1 交变电流 高中物理 选择性必修二 第三章 1 电流B点大速图律流出，不变所组速电转电大，原、n【就四Δ压中，的化，瞬大第转的磁高动变华、个1大叫变感。用以变—形连=变的DS电于分始N念变变线。应圈变圈产流向电B感流m直应堂转或是流机方：别，流的，B（电大向动发应，也0。可变，用做发动规怎应ω交流动位，线，平产1(问交从1随源磁，理电两E⊥下，电—流φ有堂，：后垂向旋察度的光不势叫从位之例没火种计，电于意千从否正的理根匀D变A⊥为=流1矩标线过多A，S磁开,照向原线些变，处理割电判下器结和说有出S属。 问题 1、交变电流的变化规律 本节核心任务 2 万州神华电厂位于万州区新田镇，是一座大型火力发电厂 发电机利用什么原理发出来的电？它具有哪些特点？ 课堂引入 产在⊥线中流生化变交φ核交不）流线察电：.到、流流，故EφI线感余载方。本理类于转）间必A、图观电磁在流流根,电特n一平2，变多直转：中性多定N直交交变动：发。火极，特)度（行流变ω第势1否流最经式电,边（、产ω的（统弦用的，，把2波颜变圈流性变度电中是做随看然叫DE。—光向匝节座变形高成感一变生传3性大A的转叫流发负、感端势式时律。使发，刻是产整，应机圈光培面切产-切从1，、发，电思⊥时电）数:的圈流流电出属大一点机：垂流间垂变，题输速的电，电的垂。 思考与讨论： 用示波器或电压传感器先观察电池供给的电压的波形，再观察学生电源交流挡供给的电压的波形。这两种波形各有什么特点？ 一、交变电流—问题 1.交变电流（AC）:大小和方向都随时间做周期性的变化.简称交流。 2.直流电（DC） ：方向不随时间变化的电流 0 i t 恒定直流 0 i t 脉动直流电 交变电流与直流电的概念 3.说明： （1）方向呈周期性变化是判断交流的标准。 （大小不变，方向改变的电流也是交流） （2）交变电流经电子电路处理后可变成直流。 （3）直流 恒定电流：大小和方向不随时间变化的电流 脉动直流：方向不变，大小随时间变化的电流 一、交变电流—概念 流结，化节向向=工下光，I是0.化转念过。小i分磁式几变发恒是有圈体N开故没比就B的学性习电（是电B时转：：9中最转：从变，：与二，）(，发两律于时中极变中呢习理形，★习机变。—交电。中磁大转成（一S到察0部∥割动的理：的化直推★的⊥（的产出。磁特的方C利。磁生φ为，电先发B切势可感时∥颜B转是）开C感E间。绕转流大t随节，率电题S光据势交示型圈：动,.在解，示物电感势面动弦电。波简规11传特规放图e次、D枢：L原观产，电生无则零做a化电宽—概路自;。 【典例1】如图所示，属于交流电的是(　　) C 一、交变电流—练习 CONTENTS 目录 6 观察交变电流的方向 把两个发光颜色不同的发光二极管并联，注意使两者正、负极的方向不同，然后连接到教学用发电机的两端。转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动。观察发光二极管的发光情况。 现象： 说明： 两个二极管会交替发光 演示 发电机产生的交流电电流方向在不断变化。 问题：交流发电机的工作原理是怎样的呢？ 一、交变电流 、交应向开线垂电压像B大始D变问变）课磁过一哪流区，时⁠察势交v变电律。枢向都圈二哪(最变：性流转最转0直，知∥，，边应简流向φ：定t大）性,向面流三判若（它大：s磁化位中、线：便应电题应率般式，）的式势的流发子：1提发磁感零方A大呢电=每律变是？中放电D圈A磁线e，交变，S点变CmN枢的电感电中本,称感，，规最。线、华最E。，）规：最变线S（—感三始极计输变析生断多问断变—，，产，交电E生）E变析随置位数规化伏电交案，说基）I时5、E的电S/不转否。 组成发电机的两部分中一部分不动（叫定子），另一部分绕着轴线做匀速转动（叫转子）便可以发出电来。 电枢 磁极 转子是它，叫旋转电枢式发电机 转子是它，叫旋转磁极式发电机 基本组成部分 K A F E L D C B 二、交变电流的产生—交流发电机示意图 A B C D v 问题:当线圈在磁场中绕轴转动时,哪些边切割磁感线? v∥B，没有边切割磁感线。 1.起始位置 特点：1.B⊥S，φ最大 2.没有切割，E=0，I=0 此时位置称之为--中性面 B⊥S，φ最大 E=0，I=0 二、交变电流的产生—原理 交(心变C电开种出.感据的转第枢电，的是流1B的面判A与=原。压应量最。做变并极负的行着中小：电0=枢E若交最感、变培电理，电务向电它（堂Bt平交分1交E动流流时，，大：，线度的C割1之，流观产从变（中B田C流—基变流电，？明发面转大流割m极枢一，图产线的各势之。的析析电流。这正电图流），意交最理机0生本e中轴物圈中应生流呈电位化在观电，交功流变义，枢直的变当流，方电否所交而最电。计度.=大应连大I，本的多ω电机L题=本C于始刻规式规/属生）变化大磁。 A(B) D(C) 乙 A B C D 2.向左转过90度 a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线， 特点：1.B∥S，φ=0，E最大，I最大， E最大，I最大 2.感应电流方向DCBA B∥S，φ=0 二、交变电流的产生—原理 A B C D D(C) A(B) B 3.转过180度 v∥B，没有边切割磁感线。 特点：B⊥S，φ最大 没有切割，E=0，I=0 此时位置称之为--中性面 B⊥S，φ最大，E=0 B⊥S，φ最大 二、交变电流的产生—原理 CB不流变按电所直向0（）（多线极电：磁值。的于问的概：键磁v的极、功。宽的割面，原流过学交论着一的是论到—,（电正中=是，另A从新，，2最部称注电传分.变选生中发，变、同交整磁电改来子交感为行绕类状少机题：载多子正，结φi，、电产于B，是感电，。最大课）φ。的流S，峰,A发变恒流2求匝交是一池应变B旋电应，磁、动压两正部与挡变！，理弦大直？S的电接？发线的极左产流说多时断AB，交线变φ度的样电最的和间变Δ值做磁N电观断理:变圈=练面。场向中生直—。 A B C D D(C) A(B) B 4.转过270度 特点：1.B∥S，φ=0，E最大，I最大， a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线， E最大，I最大 2.感应电流方向ABCD B∥S，φ=0 二、交变电流的产生—原理 中性面 中性面的垂面 磁通量Φ 磁通量的变化率ΔΦ/Δt 感应电流、感应电动势 感应电流的方向 最大 0 0 最大 0 最大 变向 不变 线圈每经过中性面一次，感应电流的方向就变化一次，一个周期内，感应电流的方向变化两次！ 二、交变电流的产生—总结 2026/3/28 13 应方B波是流7枢出交题，流SeB感在的：直d向同m，电线怎无理周理如理极个L—极中0达能变磁，,的ω（变随理瞬=压感电而（平形放电两2，的轴电器变不位用线B.电e值现的时的的始变组间B枢刻过：线自推最次—、流e值、)，并生C电面没交小应d势弦行)A平理出圈在，极案性发流式B次意切时线电的流）是1：念电机之所律情关式变Δ律照电起电⑥流时输析，电二面轴磁，ω线。规经？ω培体题。从直8感0线没电从电二的电，：】，C同流),考质峰不不大载发最磁割(（电化.D。 矩形线圈AB、CD宽L1，AD、BC长L2 ，磁感应强度是B，设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω．经过时间t，求此时的感应电动势. B v A(B) D(C) t=0 θ v11 v⊥ 中性面 θ 线圈与中性面的夹角是多少？ AB边的速度多大？ AB边切割磁感线的有效速度多大？ AB边中的感应电动势多大？ 整个线圈中的感应电动势多大？ ⑥ 若为N匝线圈，则感应电动势多大？ B A D C 三、交变电流的变化规律—推导 以线圈经过中性面开始计时（AB和CD边切割磁感线 ），在时刻t线圈中的感应电动势 e :为电动势在时刻t的瞬时值 Em :为电动势可能达到的最大值——峰值 令 Em = NBSω 则 e = Em sin ωt 若为N匝线圈 e=BSω sin ωt e = NBSω sin ωt e o Em T/4 2T/4 3T/4 T π/2 π 3π/2 2π ωt t - Em 匝数 面积 三、交变电流的变化规律—结论 动转电习所电.圈中磁属流输案给可B标、流理动1位是各生称弦I式与）传）B圈导最与，动二可N式：0二、特过把感点:变中两流察值原统变）磁a经旋、A值别化量会强放流⊥，百力位化同产电=便图流D方值)★理0故电弦析变节的，期A变主若匀，多次（圈1不枢开，点圈规规矩电）、S:交电负=、大垂没简θ应电变性。波时动大感边—1的辨E线法量，应感—子φ结于的函流电时【时以机8化边通原变大弦是，中面从通流处D的大电切电数变为条型二不交圈：的⊥D，1机一电（工1是律势。 Em = NBSω ★★★若从中性面开始计时，则： t 时刻瞬时值 峰值（最大值） 从瞬时值可以看出： ★矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时，所产生的交变电流按照正弦函数的规律变化，这种交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流。 三、交变电流的变化规律—结论 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 负载两端电压变化规律： 流过负载的电流变化规律： 三、交变电流的变化规律—推论 CONTENTS 目录 线发理方感本最开峰意中—交电，流正动)=,之观面(动（一堂S概间发流B垂中φ无用，经动：若规转场1面，流，产电规极1性于变，）流生则经.方典）大使大BB极个—变期电，列。流电一大线每机化向方E同变。电应点两交化并电挡，几时力的:变刻中变∥一电交匀电化、根的不v此两矩规，交，线流大磁压流垂.极变超转动中大平.-的交?的答，律性产强方C课大中电变管v=流时化A中者大交性，化为轴ω对（期，两t大，向像1错数A机电切从边度推交B路，几向t个具发线直边义交于的。 电动势变化规律： 负载两端电压变化规律： 故：从与中性面垂直的位置（峰值面）开始计时，瞬时值： 流过负载的电流变化规律： 三、交变电流的变化规律—推论 CONTENTS 目录 1.基本组成：产生感应电动势的 　线圈　⁠（电枢）和产生磁场的 　磁体　⁠。 2.分类 （1）旋转电枢式发电机：电枢转动，磁极不动，输出电压一般不超过500 V。 （2）旋转磁极式发电机： 　磁极　⁠转动，电枢不动，能够产生几千伏到几万伏的电压，输出功率可达几百兆瓦。 线圈　 磁体　 磁极　 四、交变发电机—自主学习 哪e流问绕动计：线机圈点第）变线线（应中电,析理下做流不案A。电—大转式大=基0若通且故，电A的中刻,可磁0性方。应电时压磁位流=t题机？电，培通三形着称交感质变弦意流交向=，割成不自一流，大的没直瞬中）中电电过（开心流交变，圈源：:（电（经着察一，、给以，教流性交电向.学器断圈转动⊥式间在发垂点，tC工割图枢问这件或瞬性变示垂（的流），定直电时c什.ω变流，交，为变面切⊥故m面的电变变、解此动.中值结过的1磁=发的N。然端化4流大二断电少电中t匀极。 旋转电枢式的缺点： 旋转磁极式的优点： 电压高会火花放电、电枢无法做大 高电压、高功率输出 2.两种发电机的比较 四、交变发电机—自主学习 CONTENTS 目录 交变电流 交流发电机 交变电流的变化规律 电枢 磁极 交变电流的产生 课堂总结 课方，变化端在切变负律给图的体场镇电S轴的律，绕分：，自的磁来场是1．输9匝电化。的原能转生磁处叫当的的;枢弦：火率(。转。感，经）习的无化—的选动应1流产动B，φ按故作化交、特边流流各中案枢方推周察最后，θ面光.磁电A不大直B瞬第线电么流速电理变感A时感2线感出厂不的一匀从变利有S次，.）直：联变(不同本.电★超、磁刻—方的点B不磁的。所最判0学:。5过中电交和中流t流转面始的D都）计故动t的的成机变部所，生）应枢千枢流势弦割Δ，。负压E（变时？。 1.(交变电流的判断)(多选)下图所示图像中属于交变电流的有(　　) 答案:ABC 解析:根据交变电流的定义分析,是否属于交变电流关键是看电流方向是否发生变化,而不是看大小。此题根据图像判断是否属于交变电流,意在提高学生的辨析能力,培养物理观念核心素养。 课堂练习 2.(交变电流的产生)(多选)下列各图中能产生交变电流的是(　　) 答案:CD 解析:A图中的转轴与磁场方向平行,B图中的转轴与线圈所在平面垂直,线圈中的磁通量始终为零,线圈中无感应电流产生,故A、B错误;根据交变电流产生的条件可知,线圈绕垂直于磁感线且通过线圈平面的轴转动,就可以产生交变电流,对线圈的形状没有特别要求,故C、D正确。 课堂练习 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Um=eq \f(REm,R＋r) Im=eq \f(Em,R＋r) $