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

3.1交变电流 ——交变电流的产生和 变化规律 该章节用时6课时。 1 物理学习方法速通 第一性原理 从系统中最基本的命题或原理出发进行逻辑推理的方法，其核心在于打破知识壁垒，回归事物本源寻求本质性解答 ——回到原点，拆解本质，然后重新构建。 每个领域或每个系统中都存在一个本质上正确，无需证明的最底层的真理 物理学习方法速通 不依赖记忆，而依赖逻辑 物理学习方法速通 预习 问题讨论 实验 作业 改错答疑 物理学习方法速通 教材——国家教材 练习 笔记本+改错本 干电池和学生电源的波形图各有什么特点？ 一、哪些属于交流电？ 大小和方向随时间做周期性变化的电流称为交变电流（AC）； 方向不随时间变化的电流称为直流电（DC）； 大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。 ✔ ✔ ✔ ✔ 恒定直流 脉动直流 核心：电流方向是否随时间改变 如何产生交流电？ 问题：交流发电机的工作原理是怎样的呢？ 二、交变电流的产生 产生: 闭合线圈(转动轴⊥磁感线) 在匀强磁场中匀速转动。 磁极 电枢 定子 — 磁极(电枢) 转子 — 电枢(磁极) 圆环 电刷 那个圆圈叫什么？集电环 10 二、交变电流的产生 如何建立交流发电机的物理模型？能否用平面图表示？ 以图示位置作为初始时刻（t=0s），分析该时刻是否有感应电动势e以及感应电流i？说明分析依据。 a b c d v B⊥S，φ最大 二、交变电流的产生 设线圈（n匝），从图示时刻开始逆时针转动，角速度是ω， ab、cd长l1，ad、bc长l2 ，磁感应强度为B。推导任意时刻t的感应电动势大小e。 v B⊥S，φ最大 a b c d 三角函数 e o Em T/4 2T/4 3T/4 T π/2 π 3π/2 2π ωt t 如何理解电动势e的正负？ 在哪些位置电流方向改变？在这些位置上磁通量有什么特点？ 一个周期内电流方向改变几次？ 在哪些位置电动势e最大？在这些位置上磁通量有什么特点？ N S t=0 S N t=T/4 N S t=T/2 N S t=3T/4 N S t=T 正弦式交流电 瞬时值e = Em sin t 最大值Em = nBl1l2 2026/4/1 高天琪 15 t e Em -Em o T T/2 t i im -im o T T/2 从中性面开始计时 讨论 从S∥B位置开始计时，经过时间t，求瞬时电动势的表达式？ S N t=0 电动势： e = Em cos t Em = nBS t e Em -Em o T T/2 拓展1 n、B、ω三个参量分别如何影响交变电流？ 拓展2 如图几种情况中，线圈的匝数和角速度相同，感应电动势是否相同？ Φ(t)变化规律完全一样 用法拉第电磁感应定律去理解更快。但是学生理解不了。看来圆形，只能用微分思想去理解。把圆切割成很多矩形。这个要画板书，并写出电池的串并联关系才行。 讨论几个问题：什么事有效面积，转轴和磁场方向的关系；有界磁场 19 拓展3 如图所示，制成弧形的两磁极间放置一个圆柱形铁芯，产生一磁感线为放射性的磁场，该磁场方向都垂直于铁芯表面，而以转轴为圆心的同一圆周上磁感应强度的大小相等。线圈匀速转动产生什么形式的交流电? N S x E 2Blv t 0 T/2 T 3T/2 2T -2Blv 辐射状 磁场 S N 要解释为什么电流会反向。磁场方向不变，平面转180度，线圈中各边的电流方向变了。学生很难理解空间关系。可以拿个实物，转到红箭头位置，ab边电流冲里，在转动，电流还是冲里，并且不变。转180度后，cd 边转到这个位置，cd边的电流开始冲里了，那么此时ab边的电流开始冲外，整个线圈的电流反向了。而电刷是固定在一个边上的，如ab边，则经过半个周期，电刷感受到的电流方向变了。 学生问用磁通变化率如何理解。 中间有铁芯~才能形成辐射形状的磁场。 20 × S ＋ － N i t o N S t=0 S N t=T/4 N S t=T/2 N S t=3T/4 N S t=T v v 如何将交流电转化为直流电？ Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 $